一種用于高空建筑機器人作業平臺的二自由度抑振系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高空建筑機器人的抑振技術，具體為一種適用于高空建筑外墻作業、抑制作業平臺系統和機器人振動的二自由度抑振機構。
【背景技術】
[0002]采用建筑外墻裝飾機器人代替人工進行建筑外墻裝飾施工，在國內外已經有了很多的工程實例。但與人工作業相比，由于機器人自重大、載荷集中，高空作業環境復雜，因此載有機器人的高空作業平臺與現有的高空作業平臺相比，相應的具有重量與面積均有所增大，由于高層建筑外墻裝飾時的環境復雜，高空風載、安裝機器人運動、工作人員移動等都會使平臺產生振動，從而影響機器人的安裝精度和平臺整體的安全性，而當高空作業平臺增大時上述問題更為突出，現有的高空作業平臺并未針對承載建筑外墻裝飾機器人專門設計抑振系統，如中國中國專利CN103924777A提供的一種建筑外墻裝飾施工專用懸吊平臺，僅采用吸盤固定作業立面與平臺主體，吸盤的抑振作用極為有限，不能滿足平臺搭載機器人時對抑振系統的要求。對于高空作業平臺來說，在水平方向的振動是影響其穩定性的主要因素。申請人在先申請的中國專利CN2015201793763公開了一種具有二維抑振系統的高空建筑機器人用作業平臺，其中作為抑振系統的減振器包括真空吸盤與減震器座，真空吸盤可以朝向作業立面并伸出和收回，真空吸盤與減震器座用轉動副連接，減振器座中有兩個交叉布置的阻尼器，可以在平行于底板且分別垂直和平行于工作立面的兩個方向上具有運動自由度，但這種抑振系統的結構難于進行主動減振設備的布局與控制，無法實現理想的實時抑振效果。因此提供一種能適用于高空機器人作業平臺的抑振系統成為現有技術中急需解決的問題。
【發明內容】
[0003]針對當前技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，設計一種用于高空建筑機器人作業平臺的二自由度抑振機構。該機構可以主動抑制高空建筑機器人作業平臺在水平面兩個方向的振動，且具有拆裝方便，自重輕的特點。
[0004]本發明提供了一種用于高空建筑機器人作業平臺的二維抑振機構，所述二維抑振機構包括力傳感器、兩條等長的主動桿、兩條等長的從動桿、水平調整電機、磁粉離合器、旋轉式磁流變阻尼器、安裝板、豎直減振機構，其特征是所述安裝板內表面具有兩個安裝座，每個安裝座分別與一條主動桿的前端通過主動桿控制軸連接，每條主動桿的末端分別與一條從動桿的前端連接，兩條從動桿的末端連接在一起，安裝板、主動桿、從動桿構成一個平面五連桿機構，所述平面五連桿機構在垂直于安裝板內表面的平面內運動且具有兩個自由度，所述從動桿與主動桿的長度比為1.4?1.6，兩安裝座之間的距離和主動桿的長度之比為0.65?0.75，每個主動桿控制軸通過磁粉離合器分別與一個旋轉式磁流變阻尼器和一個水平調整電機連接，通過磁粉離合器可以使主動桿控制軸在與水平調整電機連接和與旋轉式磁流變阻尼器連接之間切換，兩個從動桿末端連接處為所述平面五連桿機構的末端，平面五連桿機構末端用于與吸盤末端連接，所述吸盤用于抓取作業平臺的作業立面，吸盤朝向平面五連桿機構外側且吸盤軸線與平面五連桿機構的運動平面平行，所述力傳感器安裝于平面五連桿機構末端，用于檢測吸盤與作業立面間的作用力大小；所述的豎直減振機構安裝于安裝板外表面。所述豎直減振機構為彈簧阻尼系統，包括減震簧、兩個平行的導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，導向光軸穿過直線軸承座且兩端通過軸承及軸端固定座安裝在輔助立板內側，輔助立板外側固定于作業平臺上，所述減震簧分別套裝在導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，其特征是所述從動桿與主動桿的長度比為1.45?1.55。
[0006]所述主動桿、從動桿的長度為其兩端轉動軸的軸線距離，所述安裝座之間的距離為安裝座上用于安裝主動桿控制軸的安裝孔的軸線距離。
[0007]本發明提供的二維抑振系統，針對高空作業平臺的工作環境和減振的需要，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構，簡化了結構并降低了整個系統成本，且將豎直減振機構還起到整個系統與作業平臺連接的作用，通過導向光軸的四個軸端固定座，可以將整個系統穩定的固定在作業平臺側面；在水平方向采用桿長基本相等平面五連桿機構，經過尺寸優化，使其在保證工作范圍的同時擁有較小的尺寸，同時避免奇異位置的出現。在平面五連桿機構的主動桿控制軸上連接磁粉離合器，可以僅以電信號即方便的使主動桿控制軸在與水平調整電機連接和與磁流變阻尼器之間切換，即保證結構簡單又可以適應高空復雜的工作環境。本發明提供的基于高空建筑機器人抑振需要而設計的抑振系統，在滿足所需工作空間的前提下，對作為抑振系統主要部件的的平面五連桿機構進行了優化，獲得最優結構參數和良好的動態性能，兼顧了設計空間和動力學性。首先，優化后的平面五連桿機構的整個工作空間具有很高的運動分辨率和較高的速度。同時，通過限制雅克比矩陣的條件數可以保證該機構遠離奇異位形，進過優化設計的平面五連桿機構條件數較小，方向可操作度較大，靈活性得到了較好的保障。其次，本發明抑振系統中的平面五連桿機構的加速度性能指標較小，使機構的加速度偏差很小。最后，本發明抑振系統中的平面五連桿機構便于實現智能控制，在滿足需求的前提下，其控制系統也較為簡單。
[0008]本發明提供抑振系統，既可以快速主動抑制水平面上兩個方向的振動，又能夠很好的作業平臺的控制在這兩個方向上的最大位移，并且通過力傳感器可以方便的設定安全控制程序，最大程度的避免了在作業平臺遠離作業平面時吸盤脫離作業平面引起的安全隱患。與現有技術相比，本發明穩定性強，可以很好的主動抑制水平兩個方向振動，自重輕，拆裝方便，安全可靠，同時極大地改善了傳統抑振機構的不足。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明實施例提供的用于高空建筑機器人作業平臺的二自由度抑振系統的包括作業平臺的整體裝配示意圖；
[0010]圖2為本發明實施例提供的用于高空建筑機器人作業平臺的二自由度抑振系統的整體結構結構示意圖；
[0011]圖3為本發明實施例提供的用于高空建筑機器人作業平臺的二自由度抑振系統的平面五連桿機構示意圖；
[0012]圖4為本發明實施例提供的用于高空建筑機器人作業平臺的二自由度抑振系統的安裝板內表面結構示意圖；
[0013]圖5為本發明實施例提供的用于高空建筑機器人作業平臺的二自由度抑振系統的安裝板外表面結構示意圖。
[0014]圖中:
[0015]1、地面，2、作業立面，3、作業平臺，4、二維抑振機構；
[0016]401、水平調整電機，402、磁粉離合器，403、平面五連桿機構，40301、主動桿，40302、從動桿，40303、安裝板，40304、安裝座，404、力傳感器，4