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钢结构 检测 用攀行 机器人 设计

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内容简介：

外文翻译附录1 外文翻译钢制构件内三维空间移动2脚机器人正 根本政明 正 汤原哲夫阿部幸雄摘要：我们的目的在于发展造船领域和一般结构工程中所使用的三维空间移动机器人。本文阐述了一种可以向上向下移动的2腿机器人的设计与结构。机器人带有电磁吸盘。吸盘由大扭矩电动机带动，以绕枢轴旋转的方式进行移动。此外，许多试验证明其运动功能可以实现在各种加强筋平面上运动。包括水平或竖直的平面。关键字：转矩移动机构 可垂直移动移动腿 电磁吸盘1前言在家电产业、汽车产业等小型批量生产的领域内要节省人力或实现无人化等目标，采用FA（工厂自动化）已经取得了很大的成功。但是，在船舶、建筑等大型构件的吊取安装等领域内，使用固定位置的上述方法，由于设备巨大，笨重而可能引起的一系列问题而缺少适用性。至今没能得到广泛运用。解决这个问题，目前有一个方法就是下面要介绍的可搬运行机器人。本文所介绍的机器人，不但能实现构件平面内的空间三维移动，还兼有翻越障碍物的能力。为此配置有行进机构、脚升降机构、电磁吸盘、回转机构等。本文试对此种2腿机器人的设计、制作进行概述。2机构及其构成要素图1所表示的是本文设计、制作的旋转式2脚步行机器人的平面图和剖面图。图1 两脚机器人设计图主体框架1的中央为大转矩马达2。此外，两侧对称配置安装着一对电磁离合器3。以及支撑腿4。（以下，对于左右相同的结构，进行统一说明。）在大扭矩马达2、电磁离合器3和支撑腿4之间配置有直齿轮，即由齿轮23、32、34及43组成齿轮链连接。脚4是由步进电机41、滚珠螺栓42、滚珠花键44构成的。滚珠花键44的前端安装有脚5，为保证脚5在钢板上有充分且稳定的吸附力，配置有3个圆形的电磁吸盘51-1、2、3。此外，各电磁吸盘51，各有一块Y型固定板52，其各正三角形的顶点位置配置有球轴承53来进行支撑。由此，可以适应倾斜或凹凸不平的路面。3动作行程的控制方法这里的2脚机器人的基本动作行程，左右腿各部件的编号添加a、b字母进行说明。以下说明均按照此规定。右腿4a当中一组3个由电磁铁构成的电磁吸盘51通电，外部钢板4被磁力吸附固定。同时，左腿4b的电磁吸盘51b断电，此外，步进电机41b反转，滚珠螺栓42b及球轴承44b之间，脚5b同外部钢板10分离，向上抬起。变成图1所示那样。接下来，电磁继电器3a通电，而且，3b保持断电状态。大转矩马达2回转，主体架1以右腿4a为中心进行回转。当达到设定的角度（）的时候，大转矩马达3停转。在这种状态下，步进电机41b开始正转，左腿4b开始下降。当于外部钢板接触后，接触传感器发出指令使步进电机41b停转。最后，电磁吸盘51通电吸合。以上是机器人主体移动一步的动作行程。下边是一个具有代表性的步行例子。图2（a）和（b）分别是=180回转前进和90直角方向回转前进示例。通过设定角度（）及不同角度的组合可以实现任意位置的移动。图3所示的是本2脚机器人的控制程序过程图。运动模式有（1）手动和（2）自动两种形式。在手动模式下，可按照操作手册说明通过按钮来进行操作。在自动模式下，按照预先设定的步行计划图，运用汇编语言编写程序，通过存储器后，输入按下开始按钮，就可以自动的向目的地移动。存储器用于保存机器人移动所需的程序，当需要作业时可直接从存储器中调入程序，使机器人有机动性。当按动开始按钮时，大扭矩马达零点（），脚接地及抬起的上限位置以及限位开关的设定，干扰信号的输入等要从机器人的操作性、可靠性及安全性等方面考虑。图3程序流程图4试验机运行结果。表1 规格速度25m/min步幅636mm步高100mm载荷水平50kg垂直10kg机器人重量150kg尺寸L119 B502 H530实际试验的数据及结果列于表1。照片1（a）（b）表示机器人在水平平面及垂直平面移动的情景。5总结以上对2脚机器人的设计、制作及试运行结果进行了论述。证实了该机器人在水平