一種用于高空建筑機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)的二自由度抑振系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高空建筑機(jī)器人的抑振技術(shù)，具體為一種適用于高空建筑外墻作業(yè)、抑制作業(yè)平臺(tái)系統(tǒng)和機(jī)器人振動(dòng)的二自由度抑振機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]采用建筑外墻裝飾機(jī)器人代替人工進(jìn)行建筑外墻裝飾施工，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有了很多的工程實(shí)例。但與人工作業(yè)相比，由于機(jī)器人自重大、載荷集中，高空作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，因此載有機(jī)器人的高空作業(yè)平臺(tái)與現(xiàn)有的高空作業(yè)平臺(tái)相比，相應(yīng)的具有重量與面積均有所增大，由于高層建筑外墻裝飾時(shí)的環(huán)境復(fù)雜，高空風(fēng)載、安裝機(jī)器人運(yùn)動(dòng)、工作人員移動(dòng)等都會(huì)使平臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響機(jī)器人的安裝精度和平臺(tái)整體的安全性，而當(dāng)高空作業(yè)平臺(tái)增大時(shí)上述問(wèn)題更為突出，現(xiàn)有的高空作業(yè)平臺(tái)并未針對(duì)承載建筑外墻裝飾機(jī)器人專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)抑振系統(tǒng)，如中國(guó)中國(guó)專(zhuān)利CN103924777A提供的一種建筑外墻裝飾施工專(zhuān)用懸吊平臺(tái)，僅采用吸盤(pán)固定作業(yè)立面與平臺(tái)主體，吸盤(pán)的抑振作用極為有限，不能滿(mǎn)足平臺(tái)搭載機(jī)器人時(shí)對(duì)抑振系統(tǒng)的要求。對(duì)于高空作業(yè)平臺(tái)來(lái)說(shuō)，在水平方向的振動(dòng)是影響其穩(wěn)定性的主要因素。申請(qǐng)人在先申請(qǐng)的中國(guó)專(zhuān)利CN2015201793763公開(kāi)了一種具有二維抑振系統(tǒng)的高空建筑機(jī)器人用作業(yè)平臺(tái)，其中作為抑振系統(tǒng)的減振器包括真空吸盤(pán)與減震器座，真空吸盤(pán)可以朝向作業(yè)立面并伸出和收回，真空吸盤(pán)與減震器座用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，減振器座中有兩個(gè)交叉布置的阻尼器，可以在平行于底板且分別垂直和平行于工作立面的兩個(gè)方向上具有運(yùn)動(dòng)自由度，但這種抑振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)難于進(jìn)行主動(dòng)減振設(shè)備的布局與控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想的實(shí)時(shí)抑振效果。因此提供一種能適用于高空機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)的抑振系統(tǒng)成為現(xiàn)有技術(shù)中急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)當(dāng)前技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，設(shè)計(jì)一種用于高空建筑機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)的二自由度抑振機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)可以主動(dòng)抑制高空建筑機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)在水平面兩個(gè)方向的振動(dòng)，且具有拆裝方便，自重輕的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明提供了一種用于高空建筑機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)的二維抑振機(jī)構(gòu)，所述二維抑振機(jī)構(gòu)包括力傳感器、兩條等長(zhǎng)的主動(dòng)桿、兩條等長(zhǎng)的從動(dòng)桿、水平調(diào)整電機(jī)、磁粉離合器、旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器、安裝板、豎直減振機(jī)構(gòu)，其特征是所述安裝板內(nèi)表面具有兩個(gè)安裝座，每個(gè)安裝座分別與一條主動(dòng)桿的前端通過(guò)主動(dòng)桿控制軸連接，每條主動(dòng)桿的末端分別與一條從動(dòng)桿的前端連接，兩條從動(dòng)桿的末端連接在一起，安裝板、主動(dòng)桿、從動(dòng)桿構(gòu)成一個(gè)平面五連桿機(jī)構(gòu)，所述平面五連桿機(jī)構(gòu)在垂直于安裝板內(nèi)表面的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)且具有兩個(gè)自由度，所述從動(dòng)桿與主動(dòng)桿的長(zhǎng)度比為1.4?1.6，兩安裝座之間的距離和主動(dòng)桿的長(zhǎng)度之比為0.65?0.75，每個(gè)主動(dòng)桿控制軸通過(guò)磁粉離合器分別與一個(gè)旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器和一個(gè)水平調(diào)整電機(jī)連接，通過(guò)磁粉離合器可以使主動(dòng)桿控制軸在與水平調(diào)整電機(jī)連接和與旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器連接之間切換，兩個(gè)從動(dòng)桿末端連接處為所述平面五連桿機(jī)構(gòu)的末端，平面五連桿機(jī)構(gòu)末端用于與吸盤(pán)末端連接，所述吸盤(pán)用于抓取作業(yè)平臺(tái)的作業(yè)立面，吸盤(pán)朝向平面五連桿機(jī)構(gòu)外側(cè)且吸盤(pán)軸線與平面五連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平面平行，所述力傳感器安裝于平面五連桿機(jī)構(gòu)末端，用于檢測(cè)吸盤(pán)與作業(yè)立面間的作用力大小；所述的豎直減振機(jī)構(gòu)安裝于安裝板外表面。所述豎直減振機(jī)構(gòu)為彈簧阻尼系統(tǒng)，包括減震簧、兩個(gè)平行的導(dǎo)向光軸及其直線軸承座，所述直線軸承座固定在安裝板外表面，導(dǎo)向光軸穿過(guò)直線軸承座且兩端通過(guò)軸承及軸端固定座安裝在輔助立板內(nèi)側(cè)，輔助立板外側(cè)固定于作業(yè)平臺(tái)上，所述減震簧分別套裝在導(dǎo)向光軸位于直線軸承座上下兩部部分的軸體上。
[0005]所述二維抑振系統(tǒng)，其特征是所述從動(dòng)桿與主動(dòng)桿的長(zhǎng)度比為1.45?1.55。
[0006]所述主動(dòng)桿、從動(dòng)桿的長(zhǎng)度為其兩端轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸線距離，所述安裝座之間的距離為安裝座上用于安裝主動(dòng)桿控制軸的安裝孔的軸線距離。
[0007]本發(fā)明提供的二維抑振系統(tǒng)，針對(duì)高空作業(yè)平臺(tái)的工作環(huán)境和減振的需要，在垂直于底面的豎直方向采用了減振簧為主要減振原件的豎直減振機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)并降低了整個(gè)系統(tǒng)成本，且將豎直減振機(jī)構(gòu)還起到整個(gè)系統(tǒng)與作業(yè)平臺(tái)連接的作用，通過(guò)導(dǎo)向光軸的四個(gè)軸端固定座，可以將整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定的固定在作業(yè)平臺(tái)側(cè)面；在水平方向采用桿長(zhǎng)基本相等平面五連桿機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)尺寸優(yōu)化，使其在保證工作范圍的同時(shí)擁有較小的尺寸，同時(shí)避免奇異位置的出現(xiàn)。在平面五連桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿控制軸上連接磁粉離合器，可以?xún)H以電信號(hào)即方便的使主動(dòng)桿控制軸在與水平調(diào)整電機(jī)連接和與磁流變阻尼器之間切換，即保證結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又可以適應(yīng)高空復(fù)雜的工作環(huán)境。本發(fā)明提供的基于高空建筑機(jī)器人抑振需要而設(shè)計(jì)的抑振系統(tǒng)，在滿(mǎn)足所需工作空間的前提下，對(duì)作為抑振系統(tǒng)主要部件的的平面五連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，獲得最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)和良好的動(dòng)態(tài)性能，兼顧了設(shè)計(jì)空間和動(dòng)力學(xué)性。首先，優(yōu)化后的平面五連桿機(jī)構(gòu)的整個(gè)工作空間具有很高的運(yùn)動(dòng)分辨率和較高的速度。同時(shí)，通過(guò)限制雅克比矩陣的條件數(shù)可以保證該機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離奇異位形，進(jìn)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的平面五連桿機(jī)構(gòu)條件數(shù)較小，方向可操作度較大，靈活性得到了較好的保障。其次，本發(fā)明抑振系統(tǒng)中的平面五連桿機(jī)構(gòu)的加速度性能指標(biāo)較小，使機(jī)構(gòu)的加速度偏差很小。最后，本發(fā)明抑振系統(tǒng)中的平面五連桿機(jī)構(gòu)便于實(shí)現(xiàn)智能控制，在滿(mǎn)足需求的前提下，其控制系統(tǒng)也較為簡(jiǎn)單。
[0008]本發(fā)明提供抑振系統(tǒng)，既可以快速主動(dòng)抑制水平面上兩個(gè)方向的振動(dòng)，又能夠很好的作業(yè)平臺(tái)的控制在這兩個(gè)方向上的最大位移，并且通過(guò)力傳感器可以方便的設(shè)定安全控制程序，最大程度的避免了在作業(yè)平臺(tái)遠(yuǎn)離作業(yè)平面時(shí)吸盤(pán)脫離作業(yè)平面引起的安全隱患。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明穩(wěn)定性強(qiáng)，可以很好的主動(dòng)抑制水平兩個(gè)方向振動(dòng)，自重輕，拆裝方便，安全可靠，同時(shí)極大地改善了傳統(tǒng)抑振機(jī)構(gòu)的不足。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于高空建筑機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)的二自由度抑振系統(tǒng)的包括作業(yè)平臺(tái)的整體裝配示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于高空建筑機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)的二自由度抑振系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于高空建筑機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)的二自由度抑振系統(tǒng)的平面五連桿機(jī)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于高空建筑機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)的二自由度抑振系統(tǒng)的安裝板內(nèi)表面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于高空建筑機(jī)器人作業(yè)平臺(tái)的二自由度抑振系統(tǒng)的安裝板外表面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:
[0015]1、地面，2、作業(yè)立面，3、作業(yè)平臺(tái)，4、二維抑振機(jī)構(gòu)；
[0016]401、水平調(diào)整電機(jī)，402、磁粉離合器，403、平面五連桿機(jī)構(gòu)，40301、主動(dòng)桿，40302、從動(dòng)桿，40303、安裝板，40304、安裝座，404、力傳感器，4