【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于機(jī)械工程機(jī)器人，具體是一種基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人。
技術(shù)介紹
1、高鐵站、機(jī)場等大型客運(yùn)站房內(nèi)建設(shè)有大量的支撐柱支撐建筑，而在這些站房的使用過程中環(huán)境腐蝕、風(fēng)荷載或設(shè)備震動(dòng)效應(yīng)會(huì)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)造成不同程度的損傷，若是不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)這些結(jié)構(gòu)性損傷，勢必會(huì)影響到建筑的基本功能，影響到正常的客物運(yùn)輸工作，甚至為旅客和工作人員帶來安全隱患，所以定期檢測維修工作是運(yùn)輸交通單位的必要工作。
2、隨著時(shí)代的發(fā)展，大量的基建工程從興建階段進(jìn)入維護(hù)階段，而路局站段雖形成了一些維護(hù)設(shè)備，但這些噴砂除銹機(jī)、拋丸除銹機(jī)和高壓水射流除銹機(jī)等普通設(shè)備自動(dòng)化程度低，針對(duì)性和可操作性還有提升空間，由于除銹設(shè)備往往是人工定點(diǎn)操作，并且設(shè)備整合程度低，除銹工作的均勻度和質(zhì)量難以保證。
3、為此有必要提出一種能夠根據(jù)打磨面積改變磨具進(jìn)深均勻打磨大型鋼柱的大面積表面銹跡的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題，本專利技術(shù)的目的是提供一種基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，控制器的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)陀螺儀和慣性傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算打磨歷史面積并得到打磨輪損失尺寸，改變打磨深度從而保證大面積銹跡的均勻打磨。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，包括攀爬機(jī)器人和控制器，攀爬機(jī)器人包括兩條鉸鏈條骨架，鉸鏈條骨架均包括若干中空的骨架鉸鏈，鉸鏈條骨架的中
3、承載鉸鏈圓周外側(cè)固定連接有工作艙，控制器設(shè)置在工作艙內(nèi)，工作艙朝向鉸鏈條骨架的兩端的兩側(cè)與外界連通，工作艙頂壁固定連接有動(dòng)力組件，動(dòng)力組件延伸至骨架鉸鏈中空的內(nèi)部，工作艙頂壁固定連接有噴涂組件，工作艙外側(cè)壁固定連接有吸塵器，工作艙頂壁固定連接有打磨組件，打磨組件與控制器信號(hào)連接，打磨組件用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)打磨和控制打磨深度；
4、控制器預(yù)設(shè)有訓(xùn)練后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于打磨組件的損耗數(shù)據(jù)模型訓(xùn)練，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于輸入打磨面積輸出打磨組件磨損尺寸，控制器用于根據(jù)打磨組件磨損尺寸控制打磨組件的打磨深度。
5、基礎(chǔ)方案的原理是：攀爬機(jī)器人由兩條基礎(chǔ)的鉸鏈條骨架組成，每條鉸鏈條骨架由若干骨架鉸鏈和中間的承載鉸鏈相互鉸接而成，骨架鉸鏈呈圓弧狀，骨架鉸鏈圓弧的內(nèi)周側(cè)連通外周側(cè)，將兩條鉸鏈條骨架內(nèi)周圍在鋼柱前，使用鉸鏈條骨架末端的雙向鎖緊組件對(duì)準(zhǔn)并鎖緊，增強(qiáng)攀爬機(jī)器人在鋼柱表面施加的壓力，提高斜置的動(dòng)力組件的表面摩擦力，此時(shí)傾斜設(shè)置的動(dòng)力組件啟動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)攀爬機(jī)器人延鋼柱軸向運(yùn)動(dòng)和周向旋轉(zhuǎn)，逐步穩(wěn)定地向鋼柱頂部攀爬上升，當(dāng)鋼柱截面逐漸變化時(shí)，能夠通過雙向鎖緊組件的收緊以適應(yīng)不同的截面柱，同樣當(dāng)因?yàn)橐馔馇闆r需要重新調(diào)整姿態(tài)時(shí)，雙向鎖緊組件配合動(dòng)力組件調(diào)整攀爬機(jī)器人的水平角度，上升至接近頂端時(shí)反向運(yùn)動(dòng)并開始除銹噴涂工作，設(shè)置在工作艙頂壁的打磨組件開始打磨鋼柱表面，由攀爬機(jī)器人的周向旋轉(zhuǎn)為打磨組件調(diào)整打磨位置，控制器根據(jù)相關(guān)運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)和打磨輪損耗數(shù)據(jù)模型計(jì)算打磨輪的磨損尺寸，并逐步提高打磨輪的打磨深度，保證鋼柱大面積銹跡得到均勻打磨。
6、經(jīng)過打磨后，緊接著是噴涂組件對(duì)打磨區(qū)域的重新上漆噴涂，而打磨過程中產(chǎn)生的粉塵和粘附在動(dòng)力組件上的銹漬則通過吸塵器回收。
7、基礎(chǔ)方案的有益效果是：1、通過打磨輪磨損數(shù)據(jù)模型訓(xùn)練的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以計(jì)算打磨輪的磨損程度，為打磨大面積銹跡的打磨組件提供數(shù)據(jù)并控制打磨深度，以此進(jìn)行大面積銹跡的均勻打磨，從而提高打磨和噴涂工作的質(zhì)量，避免無效打磨和過度打磨。
8、2、通過動(dòng)力組件配合傾斜向上的布置帶動(dòng)攀爬機(jī)器人在鋼柱周向旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)，為打磨組件和噴涂組件提供穩(wěn)定的工作運(yùn)動(dòng)，減少攀爬機(jī)器人打磨組件和噴涂組件中需要設(shè)置的動(dòng)力部件，降低攀爬機(jī)器人的設(shè)計(jì)難度和部件要求，也降低了攀爬機(jī)器人的生產(chǎn)成本。
9、3、通過鉸鏈條骨架中各骨架鉸鏈的相互鉸接，為攀爬機(jī)器人骨架賦予了一定的柔性，這為攀爬機(jī)器人適應(yīng)不同截面柱提供了基礎(chǔ)，配合雙向鎖緊組件，能夠在各種粗細(xì)的鋼柱表面工作。
10、4、通過雙向鎖緊組件的雙向鎖緊，為攀爬機(jī)器人提供停留在鋼柱表面的壓力，同時(shí)增強(qiáng)了動(dòng)力組件對(duì)鋼柱表面的摩擦力，還能實(shí)時(shí)調(diào)整鎖緊的程度，以方便攀爬機(jī)器人在鋼柱上遇到意外情況時(shí)調(diào)整姿態(tài)，提供了攀爬機(jī)器人在鋼柱上的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，提高打磨工作的效率和質(zhì)量。
11、5、通過打磨組件和噴涂組件的并列平行設(shè)計(jì)，讓鋼柱被打磨后的位置盡快上漆噴涂，以避免打磨后的區(qū)域產(chǎn)生銹蝕損壞，同時(shí)也避免了打磨后的重復(fù)噴涂工作，而是即磨即噴，加快了鋼柱表面的除銹噴涂工作速度，提高除銹噴涂工作的效率和質(zhì)量。
12、6、通過吸塵器的安裝，能夠及時(shí)回收打磨組件除銹打磨產(chǎn)生的粉塵，避免污染室內(nèi)空氣環(huán)境，也避免粉塵進(jìn)入攀爬機(jī)器人影響正常工作，并且吸塵器配合動(dòng)力組件能夠清除動(dòng)力組件表面粘附的銹漬，維護(hù)攀爬機(jī)器人的清潔并保持攀爬機(jī)器人的正常工作狀態(tài)。
13、進(jìn)一步，打磨組件包括支撐架，支撐架頂部固定連接有打磨電機(jī)，打磨電機(jī)輸出軸朝向鉸鏈條骨架環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)弧側(cè)傾斜向上延伸且頂端固定連接有電動(dòng)氣缸，打磨電機(jī)輸出軸上滑動(dòng)套接有滑環(huán)，滑環(huán)用于為電動(dòng)氣缸供電，電動(dòng)氣缸桿端固定連接有打磨輪。
14、基礎(chǔ)方案的有益效果是：提供打磨組件中打磨電機(jī)為打磨輪提供旋轉(zhuǎn)打磨的運(yùn)動(dòng)，通過電動(dòng)氣缸為打磨輪改變打磨深度提供軸向的運(yùn)動(dòng)，是控制打磨輪達(dá)到大面積銹跡均勻打磨效果的基礎(chǔ)，同時(shí)滑環(huán)能夠保證固定連接在打磨電機(jī)輸出軸上電動(dòng)氣缸的供電，增強(qiáng)鋼柱大面積打磨的工作質(zhì)量。
15、進(jìn)一步，打磨組件包括陀螺儀和慣性傳感器，陀螺儀和慣性傳感器均內(nèi)置于支撐架，控制器用于獲取陀螺儀和慣性傳感器的檢測數(shù)據(jù)，生成打磨輪移動(dòng)軌跡計(jì)算磨輪打磨歷史面積。
16、基礎(chǔ)方案的有益效果是：通過陀螺儀和慣性傳感器收集攀爬機(jī)器人周向旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡和打磨輪的打磨面積數(shù)據(jù)，從而使用控制器根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算打磨輪的磨損尺寸，改變打磨輪的打磨深度，提高大面積銹跡的均勻打磨質(zhì)量。
17、進(jìn)一步，噴涂組件包括支撐桿，支撐桿頂部固定套接有噴管，噴管頂端連通有朝向鉸鏈條骨架圓弧內(nèi)側(cè)的噴頭，噴管底端穿過工作艙外壁并連通有儲(chǔ)液罐，噴管與儲(chǔ)液罐之間連通有水泵，儲(chǔ)液罐內(nèi)置于工作艙，儲(chǔ)液罐頂部側(cè)壁連通有加液管。
18、基礎(chǔ)方案的有益效果是：通過與打磨輪并列設(shè)置的噴頭，能夠在打磨結(jié)束后對(duì)打磨區(qū)域噴涂上漆，避免打磨區(qū)域的再次生銹，保證除銹噴漆工作的質(zhì)量，也減少了除銹噴漆工作的流程，提高了工作效率。
19、進(jìn)一步，支撐架固定連接有吸塵器的外吸塵管，外吸塵管頂端延伸至電動(dòng)氣缸下方，外吸塵管底端與吸塵器連通，工作艙內(nèi)側(cè)壁固定連接有內(nèi)吸塵管，內(nèi)吸塵管穿過工作本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：包括攀爬機(jī)器人和控制器(1)，攀爬機(jī)器人包括兩條鉸鏈條骨架(8)，鉸鏈條骨架(8)均包括若干中空的骨架鉸鏈(7)，鉸鏈條骨架(8)的中部均鉸接有承載鉸鏈(6)，骨架鉸鏈(7)的內(nèi)外周兩側(cè)均與外界連通，鉸鏈條骨架(8)的兩端均設(shè)有雙向鎖緊組件，雙向鎖緊組件用于將兩條鉸鏈條骨架(8)的兩端對(duì)接鎖緊在變截面柱上形成環(huán)狀的結(jié)構(gòu)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：打磨組件包括支撐架(23)，支撐架(23)頂部固定連接有打磨電機(jī)(28)，打磨電機(jī)(28)輸出軸朝向鉸鏈條骨架(8)環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)弧側(cè)傾斜向上延伸且頂端固定連接有電動(dòng)氣缸(26)，打磨電機(jī)(28)輸出軸上滑動(dòng)套接有滑環(huán)(27)，滑環(huán)(27)用于為電動(dòng)氣缸(26)供電，電動(dòng)氣缸(26)桿端固定連接有打磨輪(25)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：打磨組件包括陀螺儀(29)和慣性傳感器(30)，陀螺儀(29)和慣性傳感器(30)均內(nèi)置于支撐架(23)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：噴涂組件包括支撐桿(33)，支撐桿(33)頂部固定套接有噴管(24)，噴管(24)頂端連通有朝向鉸鏈條骨架(8)圓弧內(nèi)側(cè)的噴頭(32)，噴管(24)底端穿過工作艙(2)外壁并連通有儲(chǔ)液罐(4)，噴管(24)與儲(chǔ)液罐(4)之間連通有水泵(5)，儲(chǔ)液罐(4)內(nèi)置于工作艙(2)，儲(chǔ)液罐(4)頂部側(cè)壁連通有加液管(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：支撐架(23)固定連接有吸塵器(3)的外吸塵管(22)，外吸塵管(22)頂端延伸至電動(dòng)氣缸(26)下方，外吸塵管(22)底端與吸塵器(3)連通，工作艙(2)內(nèi)側(cè)壁固定連接有內(nèi)吸塵管(18)，內(nèi)吸塵管(18)穿過工作艙(2)內(nèi)側(cè)壁與吸塵器(3)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：動(dòng)力組件包括動(dòng)力電機(jī)(31)，動(dòng)力電機(jī)(31)與承載鉸鏈(6)頂壁固定連接，動(dòng)力電機(jī)(31)輸出軸傾斜向下延伸進(jìn)入承載鉸鏈(6)中空內(nèi)部，動(dòng)力電機(jī)(31)輸出軸在承載鉸鏈(6)內(nèi)部同軸固定連接有動(dòng)力履帶輪(19)，動(dòng)力電機(jī)(31)輸出軸與承載鉸鏈(6)頂壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，動(dòng)力履帶輪(19)圓周延伸出承載鉸鏈(6)的內(nèi)外周兩側(cè)且嚙合有履帶(20)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：動(dòng)力組件包括若干張緊履帶輪(15)，張緊履帶輪(15)均與動(dòng)力履帶輪(19)呈相同的傾斜角度，張緊履帶輪(15)轉(zhuǎn)軸頂端與底端與骨架鉸鏈(7)固定連接，張緊履帶輪(15)均與履帶(20)嚙合，履帶(20)傾斜安裝于鉸鏈條骨架(8)中部，履帶(20)靠近噴涂組件的一側(cè)高于靠近打磨組件的一側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：動(dòng)力組件還包括限位滾輪(34)，限位滾輪(34)外周固定連接有毛刷層(16)，毛刷層(16)與履帶(20)外側(cè)表面滾動(dòng)配合，限位滾輪(34)刷內(nèi)周轉(zhuǎn)動(dòng)連接有滾輪軸(17)，滾輪軸(17)頂端和底端分別與工作艙(2)頂壁和底壁固定連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：雙向鎖緊組件包括若干鎖緊電機(jī)(11)，鎖緊電機(jī)(11)均與兩條鉸鏈條骨架(8)的末端的骨架鉸鏈(7)內(nèi)壁固定連接，鎖緊電機(jī)(11)輸出軸均同軸固定連接有絲桿(12)，絲桿(12)朝另一條鉸鏈條骨架(8)延伸，鉸鏈條骨架(8)末端的骨架鉸鏈(7)內(nèi)壁固定連接有若干鎖緊螺母(14)，鉸鏈條骨架(8)末端之間的絲桿(12)和鎖緊螺母(14)相對(duì)應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：雙向鎖緊組件還包括電磁鐵(13)，電磁鐵(13)外側(cè)均滑動(dòng)套有與鉸鏈條骨架(8)末端的骨架鉸鏈(7)內(nèi)壁固定連接的磁鐵軌道(9)，電磁鐵(13)內(nèi)側(cè)壁固定連接有若干彈簧(10)，彈簧(10)遠(yuǎn)離電磁鐵(13)的一端均與磁鐵軌道(9)內(nèi)側(cè)壁固定連接。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：包括攀爬機(jī)器人和控制器(1)，攀爬機(jī)器人包括兩條鉸鏈條骨架(8)，鉸鏈條骨架(8)均包括若干中空的骨架鉸鏈(7)，鉸鏈條骨架(8)的中部均鉸接有承載鉸鏈(6)，骨架鉸鏈(7)的內(nèi)外周兩側(cè)均與外界連通，鉸鏈條骨架(8)的兩端均設(shè)有雙向鎖緊組件，雙向鎖緊組件用于將兩條鉸鏈條骨架(8)的兩端對(duì)接鎖緊在變截面柱上形成環(huán)狀的結(jié)構(gòu)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：打磨組件包括支撐架(23)，支撐架(23)頂部固定連接有打磨電機(jī)(28)，打磨電機(jī)(28)輸出軸朝向鉸鏈條骨架(8)環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)弧側(cè)傾斜向上延伸且頂端固定連接有電動(dòng)氣缸(26)，打磨電機(jī)(28)輸出軸上滑動(dòng)套接有滑環(huán)(27)，滑環(huán)(27)用于為電動(dòng)氣缸(26)供電，電動(dòng)氣缸(26)桿端固定連接有打磨輪(25)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：打磨組件包括陀螺儀(29)和慣性傳感器(30)，陀螺儀(29)和慣性傳感器(30)均內(nèi)置于支撐架(23)，控制器(1)用于獲取陀螺儀(29)和慣性傳感器(30)的檢測數(shù)據(jù)，生成打磨輪(25)移動(dòng)軌跡計(jì)算磨輪打磨歷史面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：噴涂組件包括支撐桿(33)，支撐桿(33)頂部固定套接有噴管(24)，噴管(24)頂端連通有朝向鉸鏈條骨架(8)圓弧內(nèi)側(cè)的噴頭(32)，噴管(24)底端穿過工作艙(2)外壁并連通有儲(chǔ)液罐(4)，噴管(24)與儲(chǔ)液罐(4)之間連通有水泵(5)，儲(chǔ)液罐(4)內(nèi)置于工作艙(2)，儲(chǔ)液罐(4)頂部側(cè)壁連通有加液管(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙向?qū)渔i緊適應(yīng)變截面柱的攀爬智能機(jī)器人，其特征在于：支撐架(23)固定連接有吸塵器(3)的外吸塵管(22)，外吸塵管(22)頂端延伸至電動(dòng)氣缸(26)下方，外吸塵管(22)底端與吸塵器(3)連通，工作艙(2)內(nèi)側(cè)壁固定連接有內(nèi)吸塵管(18)，內(nèi)吸塵管(18)穿過工作艙(2)內(nèi)側(cè)壁與吸塵器(3)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：牟雯嘉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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