ES2759519B2 - Robotic system and methods for maintenance tasks on lampposts and vertical conical structures - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Sistema robótico y métodos para tareas de mantenimiento en farolas y estructuras verticales de forma cónicaRobotic system and methods for maintenance tasks on lampposts and vertical conical structures
Campo de la invenciónField of the invention
La presente invención se engloba dentro de los dispositivos o sistemas para el mantenimiento farolas u otro tipo de estructuras verticales que tengan una forma sustancialmente cónica. Más particularmente a sistemas robotizados para realizar este tipo de tareas.The present invention is encompassed within the devices or systems for the maintenance of street lights or other types of vertical structures that have a substantially conical shape. More particularly to robotic systems to carry out this type of task.
Antecedentes de la invenciónBackground of the invention
En los entornos urbanos actuales existen elementos que lo conforman que necesitan ser mantenidos con cierta regularidad para que puedan conservar su funcionalidad. Uno de esto elementos son las farolas, que presentan el problema de que necesitan ser pintadas con cierta periodicidad para evitar la degradación de su estructura por corrosión. El pintado de este tipo de elementos suele hacerse a mano auxiliados con maquinarias que en muchos casos presenta problemas de accesibilidad y genera problemas como el corte provisional de calles, necesidad de plataformas elevadoras y otros recursos que dificultan y encarecen la tarea. In today's urban environments there are elements that make it up that need to be maintained on a regular basis so that they can retain their functionality. One of these elements is the streetlights, which present the problem that they need to be painted with a certain periodicity to avoid the degradation of their structure by corrosion. The painting of this type of elements is usually done by hand aided by machinery that in many cases presents accessibility problems and generates problems such as the provisional cutting of streets, the need for lifting platforms and other resources that make the task difficult and expensive.
Existen distintos sistemas que pretenden facilitar la tarea de pintado en general, como en la patente US4077356 (A) y la patente US4722625 (A) donde un motor que acciona una bomba de pintura es controlado con un dispositivo de muñeca. En MX2017001456 (A) se utilizan brazos robóticos industriales como base pues las tareas de pintado se realizan en un área cercana al robot.There are different systems that aim to facilitate the painting task in general, such as patent US4077356 (A) and patent US4722625 (A) where a motor that drives a paint pump is controlled with a wrist device. In MX2017001456 (A) industrial robotic arms are used as a base since the painting tasks are carried out in an area close to the robot.
Sin embargo, otros sistemas intentan que el proceso de pintado sea completamente automatizado. Se intenta minimizar la intervención humana con sistemas robotizados como el sistema de la patente CN107790316 (A), el cual presenta un dispositivo de pulverización de pintura que es acoplado a un robot que a su vez desliza por un eje móvil. Otra invención dentro del ámbito de la industria que presenta un robot que se desplaza por raíles para pintar, se describe en la patente CN107030716 (A).However, other systems try to make the painting process completely automated. An attempt is made to minimize human intervention with robotic systems such as the patent system CN107790316 (A), which presents a paint spraying device that is coupled to a robot that in turn slides along a mobile axis. Another invention within the scope of the industry that presents a robot that moves on rails to paint, is described in patent CN107030716 (A).
También existen plataformas robóticas que se desplazan para pintar piezas como la presentada en KR20150013969 (A), pero estas se ciñen a pintar piezas en una industria o fábrica, donde las piezas deben ser llevadas para su pintado. La patente CN107790316 (A) presenta un dispositivo de pulverización de pintura que es acoplado a un robot que a su vez desliza por un eje móvil. Otra invención dentro del ámbito de la industria que presenta un robot que se desplaza por raíles para pintar, se describe en la patente CN107030716 (A).There are also robotic platforms that move to paint parts such as the one presented in KR20150013969 (A), but these are limited to painting parts in an industry or factory, where the parts must be taken for painting. Patent CN107790316 (A) presents a paint spraying device that is coupled to a robot that in turn slides on a movable shaft. Another invention within the scope of the industry that presents a robot that moves on rails to paint, is described in patent CN107030716 (A).
Por otro lado, es conocido a través de trabajos científicos y publicaciones la utilidad de sistemas de pintura automatizados en la industria, sin embargo, en general están enfocados a otros propósitos como la pintura de paredes. Estas publicaciones también tratan de plataformas robóticas que escalan para pintar paredes, por ejemplo, empleando robots con orugas.On the other hand, the usefulness of automated painting systems in the industry is known through scientific works and publications, however, in general they are focused on other purposes such as wall painting. These publications also deal with robotic platforms that scale to paint walls, for example using tracked robots.
En cuanto a sistemas portátiles de pintura existen distintitas invenciones como la mostrada en CN106179853 (A), pero ninguna se adapta adecuadamente al pintado de farolas.Regarding portable painting systems, there are different inventions such as the one shown in CN106179853 (A), but none are adequately adapted to painting streetlights.
T ambién hay invenciones como la de la patente CN107908152 (A) que describe un dispositivo de pulverización automática de un robot móvil. Sin embargo, se centra en el pintado de piezas de las cuales debe realizar un modelo tridimensional para planificar la trayectoria de pintado. En cuanto a sistemas portátiles de pintura existen distintas invenciones, como el robot que pulveriza pintura descrito en la patente CN108115696 (A), pero ninguna de estas soluciones se adapta adecuadamente al problema propuesto.There are also inventions such as the patent CN107908152 (A) which describes an automatic spraying device of a mobile robot. However, it focuses on the painting of parts of which you must make a three-dimensional model to plan the painting path. Regarding portable painting systems, there are different inventions, such as the robot that sprays paint described in patent CN108115696 (A), but none of these solutions are adequately adapted to the proposed problem.
Existen robots que ascienden por estructuras tubulares para otras aplicaciones, como en la patente CN205327216 (U), donde se asciende por estructuras tubulares, o la patente CN108163079 (A) donde se presenta un robot con doble portabrocas capaz de escalar por tuberías con diámetro variante, pero ninguno de estos sistemas intenta resolver el problema del pintado de farolas como se propone en esta invención. Existen otras plataformas que ascienden postes, como la mostrada en ES-2672493_T3, pero ninguno al pintado de farolas como se propone en esta invención.There are robots that ascend through tubular structures for other applications, such as patent CN205327216 (U), where it ascends through tubular structures, or patent CN108163079 (A) where a robot with double chuck capable of climbing through pipes with varying diameter is presented. , but none of these systems attempts to solve the problem of street lamp painting as proposed in this invention. There are other platforms that ascend poles, such as the one shown in ES-2672493_T3, but none to the painting of streetlights as proposed in this invention.
En cuanto al sistema de agarre y acoplamiento a la farola, en la patente ES-2533277-B1 se recoge una estructura con un sistema basado en husillos, pero no contempla el agarre a la estructura con un sistema y el tren de guiado con muelles de tracción, de forma que se garantiza el agarre suficiente entre la rueda motriz a la estructura a ascender, como la propuesta en la presente invención.Regarding the system for gripping and coupling to the lamppost, patent ES-2533277-B1 includes a structure with a system based on spindles, but does not contemplate gripping the structure with a system and the guiding train with spring springs. traction, so that sufficient grip is guaranteed between the driving wheel to the structure to be ascended, as proposed in the present invention.
Descripción de la invenciónDescription of the invention
Es necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que cubra las lagunas encontradas en la misma y, por tanto, al contrario que las soluciones existentes, esta invención propone un sistema robótico destinado a realizar de manera autónoma las tareas de mantenimiento de farolas o estructuras verticales con forma cónica o similar, como por ejemplo el pintado de dichos elementos.It is necessary to offer an alternative to the state of the art that covers the gaps found in it and, therefore, unlike existing solutions, this invention proposes a robotic system designed to autonomously perform maintenance tasks for street lamps or structures. vertical conical or similar shapes, such as painted said elements.
Concretamente, la invención se refiere a un sistema robótico (100) para tareas de mantenimiento en farolas y estructuras verticales de forma cónica (10) que comprende: Specifically, the invention refers to a robotic system (100) for maintenance tasks on lampposts and vertical conical structures (10) comprising:
- un módulo de tracción,- a tensile modulus,
- un módulo de pintado, y- a painting module, and
- un módulo electrónico de control,- an electronic control module,
donde el módulo de tracción comprende:where the tensile modulus comprises:
- una rueda motriz (101), accionada por un motor eléctrico (108).- a driving wheel (101), driven by an electric motor (108).
- un tren de guiado pasivo (115) apoyado en el lado de la farola opuesto al lado donde se apoya la rueda motriz (101), y- a passive guide train (115) supported on the side of the lamppost opposite the side where the drive wheel (101) rests, and
- un módulo de ajuste activo (116) al diámetro de la sección de la farola (10) que comprende unos husillos (104) motorizados (106),- an active adjustment module (116) to the diameter of the section of the lamppost (10) comprising motorized spindles (104) (106),
donde el módulo de pintado comprende:where the painting module comprises:
- botes de pintura en aerosol (113) ubicados perpendicular al eje de la farola (10); y - Spray paint cans (113) located perpendicular to the axis of the streetlight (10); Y
- actuadores lineales electromecánicos (114),- electromechanical linear actuators (114),
donde el módulo electrónico de control comprende:where the electronic control module comprises:
- medios de control y procesamiento embarcados,- means of control and processing on board,
donde el ajuste al diámetro de la sección de la farola (10) con el módulo de ajuste activo (116) se realiza sincronizando, el módulo electrónico de control, la distancia entre la rueda motriz (101) y el tren de guiado (115) con la velocidad del ascenso o descenso del sistema robótico (100) a lo largo de la farola (10), ywhere the adjustment to the diameter of the section of the lamppost (10) with the active adjustment module (116) is carried out by synchronizing, the electronic control module, the distance between the driving wheel (101) and the guide train (115) with the speed of ascent or descent of the robotic system (100) along the lamppost (10), and
donde el módulo de control actúa sobre los actuadores lineales (114) que actúan sobre los botes de pintura (113) que pintan la farola (10) cuando el sistema robótico (100) está en descenso.where the control module acts on the linear actuators (114) that act on the paint cans (113) that paint the streetlight (10) when the robotic system (100) is in descent.
Por tanto, el sistema robótico descrito en la presente invención elimina la necesidad de utilizar equipos auxiliares que encarezcan la tarea, reduciendo al a vez los tiempos de operación. Therefore, the robotic system described in the present invention eliminates the need to use auxiliary equipment that makes the task more expensive, while reducing operating times.
Breve descripción de las figurasBrief description of the figures
Las anteriores y otras ventajas y características se entenderán más completamente a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones, con referencia a las siguientes figuras, que deben considerarse de una manera ilustrativa y no limitativa.The above and other advantages and features will be more fully understood from the following detailed description of embodiments, with reference to the following figures, which are to be considered in an illustrative and non-limiting manner.
Figura 1. Muestra un esquema de una vista frontal del sistema robótico situado en un elemento o estructura cónica como puede ser un poste de una farola.Figure 1. Shows a diagram of a front view of the robotic system located in a conical element or structure such as a post of a street lamp.
Figura 2. Muestra un esquema de una vista en perspectiva del sistema robótico situado en un elemento o estructura cónica como puede ser un poste de una farola, donde el sistema ya está acoplado a dicha estructura.Figure 2. Shows a diagram of a perspective view of the robotic system located in an element or conical structure such as a post of a street lamp, where the system is already coupled to said structure.
Figura 3. Muestra un esquema de una vista en perspectiva del sistema robótico situado en un elemento o estructura cónica como puede ser un poste de una farola, donde el bloque móvil junto con los elementos los elementos de ajuste están dispuesto para acoplarse al bloque fijo del sistema y por tanto para ajustarse a la farola o similar.Figure 3. Shows a diagram of a perspective view of the robotic system located in an element or conical structure such as a post of a street lamp, where the mobile block together with the elements of the adjustment elements are arranged to couple to the fixed block of the system and therefore to fit the lamppost or similar.
Figura 4. Muestra un esquema de una vista en perspectiva del sistema robótico situado en un elemento o estructura cónica como puede ser un poste de una farola, donde están situados en la parte superior los elementos de pintado.Figure 4. Shows a diagram of a perspective view of the robotic system located in an element or conical structure such as a post of a street lamp, where the painting elements are located in the upper part.
Figura 5. Muestra un esquema de una vista frontal del sistema robótico situado en un elemento o estructura cónica como puede ser un poste de una farola, donde están situados en la parte superior los elementos de pintado.Figure 5. Shows a diagram of a front view of the robotic system located in an element or conical structure such as a post of a street lamp, where the painting elements are located in the upper part.
Figura 6. Muestra un esquema de una vista en perspectiva del sistema robótico situado en un elemento o estructura cónica como puede ser un poste de una farola, donde están situados en la parte superior los elementos de pintado, y de hecho se está pintando la farola.Figure 6. Shows a diagram of a perspective view of the robotic system located in an element or conical structure such as a pole of a street lamp, where the painting elements are located in the upper part, and in fact the street light is being painted .
Figura 7. Muestra un esquema de los elementos de la estructura auxiliar de auto-sustentación a la farola para que sobre dicha estructura se pueda apoyar el resto del sistema robótico para su montaje alrededor de la farola.Figure 7. Shows a diagram of the elements of the auxiliary structure of self-support to the lamppost so that the rest of the robotic system can be supported on said structure for mounting around the lamppost.
Figura 8. Muestra un esquema de los elementos del módulo de protección del propio sistema robótico y del entorno contra la pinturaFigure 8. Shows a diagram of the elements of the protection module of the robotic system itself and of the environment against paint
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
El sistema robotizado que se propone es capaz de ascender por estructuras o columnas de sección variable (1), como son la mayoría de las farolas, gracias a un módulo de tracción que se adapta, de manera activa, a la sección de la columna.The proposed robotic system is capable of ascending structures or columns of variable section (1), as are most street lamps, thanks to a traction module that actively adapts to the section of the column.
Además, incorpora un tren de guiado pasivo compuesto de dos parejas de balancines con ruedas en sus extremos, que proporcionan cuatro contactos de orden superior para garantizar el alineamiento del eje del robot con el eje de la columna. Cuando el sistema robotizado llega al punto más alto de la columna (un punto cercano a la luminaria, en el caso de una farola) se inicia el descenso y la fase de pintado, mediante el accionamiento controlado de cierto número de botes de aerosol embarcados.In addition, it incorporates a passive guide train made up of two pairs of rocker arms with wheels at their ends, which provide four higher-order contacts to guarantee the alignment of the robot axis with the column axis. When the robotic system reaches the highest point of the column (a point close to the luminaire, in the case of a lamppost) the descent and the painting phase begins, by means of the controlled actuation of a certain number of aerosol cans on board.
El sistema robotizado consta al menos de los siguientes módulos, todos ellos embarcados: The robotic system consists of at least the following modules, all of them shipped:
- Módulo de tracción- Traction modulus
- Módulo de pintado- Painting module
- Módulo electrónico de control.- Electronic control module.
La energía necesaria para el funcionamiento de dichos tres módulos la proporciona unas baterías de bajo peso embarcadas en el propio sistema.The energy required for the operation of these three modules is provided by low-weight batteries shipped in the system itself.
El módulo de tracción está compuesto por:The tensile modulus is composed of:
i) una rueda motriz (101), accionada por un motor eléctrico (108), que en una realización preferida es un motor eléctrico sin escobilla o brushiess, de bajo peso, dotado de un sensor de efecto Haii o sonda Haii, con controlador, y una reductora planetaria, que proporciona un par suficiente para la ascensión del sistema robótico (100);i) a drive wheel (101), driven by an electric motor (108), which in a preferred embodiment is an electric brushless motor or brushiess, lightweight, has a sensor of Haii effect or Haii probe with controller, and a planetary reducer, which provides a sufficient torque for the ascension of the robotic system (100);
ii) un tren de guiado pasivo (115), que se apoya en el lado de la farola opuesto a la rueda motriz (101), y evita el desalineamiento entre el eje del sistema robótico y el de la farola o elemento vertical (10). Donde el tren guiado (115) incluye cuatro ruedas de guiado (102), dos superiores y dos inferiores, un balancín (103) y un resorte de tracción que, en una realización preferida, se compone de un par de muelles tracción. Las ruedas de guiado (102) se acoplan a ejes roscados (107) en sus extremos de manera que permiten que la distancia entre dichas ruedas de guiado (102) se adapte a la sección y conicidad de la farola (10); yii) a passive guide train (115), which is supported on the side of the lamppost opposite the driving wheel (101), and prevents misalignment between the axis of the robotic system and that of the lamppost or vertical element (10) . Where the guide train (115) includes four guide wheels (102), two upper and two lower, a rocker (103) and a traction spring that, in a preferred embodiment, is composed of a pair of traction springs. The guide wheels (102) are coupled to threaded shafts (107) at their ends in such a way that they allow the distance between said guide wheels (102) to adapt to the section and taper of the lamppost (10); Y
iii) un módulo de ajuste activo (116) al diámetro de la sección de la farola o elemento vertical (10) a lo largo de la misma (la farola tiene generalmente cierta conicidad) que es una función de entrada al módulo electrónico de control, que permite sincronizar la distancia entre la rueda motriz (101) y el tren de guiado (115) con el ascenso o descenso del sistema robótico (100), es decir con el giro de la rueda motriz (101). La absorción de imperfecciones en la conicidad o variaciones en la función de la sección a lo largo de la columna (10) respecto a la función teórica, se consigue gracias al resorte de tracción del tren de guiado (115). De esta forma la distancia entre la rueda motriz (101) y el tren de guiado (115) no viene rígidamente determinada por la posición angular de unos husillos (104), sino que puede variar elásticamente. Es decir, dicho módulo de ajuste (116) regula, mediante la acción de los husillos (104) motorizados (106), la distancia entre la rueda motriz (101) y el tren de guiado (115), de forma que se garantiza el agarre suficiente entre la rueda motriz (101) y la farola (10), a medida que el sistema robótico (100) asciende o desciende por ella.iii) an active adjustment module (116) to the diameter of the section of the lamppost or vertical element (10) along it (the lamp generally has a certain conicity) which is an input function to the electronic control module, that allows you to synchronize the distance between the driving wheel (101) and the guide train (115) with the ascent or descent of the robotic system (100), that is to say with the rotation of the driving wheel (101). The absorption of imperfections in the taper or variations in the function of the section along the column (10) with respect to the theoretical function, is achieved thanks to the traction spring of the guide train (115). In this way, the distance between the driving wheel (101) and the guide train (115) is not rigidly determined by the angular position of some spindles (104), but can vary elastically. That is, said adjustment module (116) regulates, through the action of the motorized spindles (104) (106), the distance between the drive wheel (101) and the guide train (115), so that the Sufficient grip between the driving wheel (101) and the lamppost (10), as the robotic system (100) ascends or descends through it.
En definitiva, el sistema robótico (100), gracias al módulo de tracción, es capaz de ascender, detenerse en cualquier punto y descender, no sólo por farolas cónicas convencionales (10), sino en general, por cualquier columna de sección variable, conocida dicha variación, ya que cuenta con el módulo de ajuste activo (116) a través del dispositivo mecatrónico de ascenso y descenso que rodea la farola (10) y que se adapta a la conicidad de la farola (10) y que comprende los actuadores y sensores necesarios para realizar el pintado de la farola (10) y adaptarse a la conicidad de la farola. También cuenta con, como se ha comentado, con el tren de guiado pasivo (115) o dispositivo mecánico de elevación por superficies esbeltas cónicas y/o de sección variable que incluye un mecanismo de adaptación a la columna, el módulo de ajuste activo (116), que cuenta con husillos (104) motorizados (106) y de guiado y alineamiento que proporciona cierta elasticidad al sistema de adaptación.In short, the robotic system (100), thanks to the traction module, is capable of ascending, stopping at any point and descending, not only by conventional conical street lamps (10), but in general, by any known variable section column said variation, since it has the active adjustment module (116) through the mechatronic ascent and descent device that surrounds the lamppost (10) and that adapts to the conicity of the lamppost (10) and that includes the actuators and sensors needed to paint the lamppost (10) and adapt to the taper of the lamppost. It also has, as mentioned, a passive guide train (115) or a mechanical lifting device for slender conical and / or variable section surfaces that includes a mechanism for adapting to the column, the active adjustment module (116 ), which has motorized (106) and guiding and alignment spindles (104) that provide a certain elasticity to the adaptation system.
El módulo de pintado está compuesto por actuadores lineales electromecánicos (114) que accionan los botes de pintura en aerosol embarcados (113). En funcionamiento, estos botes (113) estarán fijos al chasis, pero en una posición que podrá ser ajustada previamente en el plano perpendicular al eje de la columna (10).The painting module is made up of electromechanical linear actuators (114) that drive the on-board aerosol paint cans (113). In operation, these cans (113) will be fixed to the chassis, but in a position that can be previously adjusted in the plane perpendicular to the axis of the column (10).
El módulo de control regula y sincroniza las velocidades de ascenso y descenso por la columna (10), por tanto, el giro de la rueda motriz (101) y la velocidad de acercamiento del módulo de guiado (115), por tanto, giro de los husillos (104) a través de sus motores (106), a la rueda motriz (101). También controla el accionamiento de los botes de aerosol (113), regulando el flujo de salida de pintura, mediante los actuadores lineales electromecánicos (114) .The control module regulates and synchronizes the speeds of ascent and descent through the column (10), therefore, the rotation of the drive wheel (101) and the approach speed of the guide module (115), therefore, rotation of the spindles (104) through their motors (106), to the drive wheel (101). It also controls the actuation of the aerosol cans (113), regulating the outflow of paint, by means of the electromechanical linear actuators (114).
Dicho módulo de control comprende medios de control y procesamiento embarcados que se encargan de gobernar los diferentes sensores, el motor-reductor (108) de la rueda motriz (101) encargado de posicionar correctamente el dispositivo de inspección; también un módulo de mando de control manual entre el sistema robótico (100) y un posible centro de control gobernado por el usuario y/o un mando o módulo de comunicación inalámbrico entre el sistema robótico (100) y/o un posible centro de control gobernado por el usuario.Said control module comprises on-board control and processing means that are in charge of governing the different sensors, the motor-reducer (108) of the driving wheel (101) in charge of correctly positioning the inspection device; also a manual control command module between the robotic system (100) and a possible control center governed by the user and / or a command or wireless communication module between the robotic system (100) and / or a possible control center governed by the user.
El sistema robotizado (100), y concretamente el módulo de ajuste activo (116), cuenta con una estructura en forma de marco cuadrangular compuesto por un bloque fijo (111) y otro móvil (112) que constituyen sendos lados enfrentados unidos entre sí por barras (105) unidas solidariamente al bloque fijo (111) y deslizables a través del bloque móvil (112), al que le sirven de guía en su desplazamiento, sobre el que se sustenta el módulo de pintado.The robotic system (100), and specifically the active adjustment module (116), has a structure in the form of a quadrangular frame composed of a fixed block (111) and another mobile (112) that constitute two facing sides joined together by bars (105) joined integrally to the fixed block (111) and slidable through the mobile block (112), which serves as a guide in its movement, on which the painting module is supported.
En dicho bloque fijo (111) es donde se sitúan los medios motrices, los husillos (104) motorizados (106) que permiten el desplazamiento del boque móvil (112) en él (111).In said fixed block (111) is where the driving means are located, the motorized spindles (104) (106) that allow the movement of the mobile block (112) in it (111).
La motorización (106) de estos medios motrices que permiten el desplazamiento del boque móvil (112), en una realización preferida, se compone de al menos dos motores paso a paso (106) que, a través de un medio de transmisión, transmite el movimiento a sendos husillos (104) unidos al bloque móvil (112) mediante el correspondiente par helicoidal o tuerca (110) de forma que éste pueda acercarse o alejarse respecto al bloque fijo (111) según la conicidad de la farola o sección variable de la columna o estructura vertical (10).The motorization (106) of these driving means that allow the movement of the mobile block (112), in a preferred embodiment, is made up of at least two stepper motors (106) that, through a transmission means, transmit the movement to individual spindles (104) joined to the mobile block (112) by means of the corresponding helical pair or nut (110) so that it can move closer to or away from the fixed block (111) according to the taper of the lamppost or variable section of the column or vertical structure (10).
El módulo de tracción está sustentado por el bloque fijo (111) del sistema robótico (100), mientras que el módulo de tren de guiado pasivo (115) está sustentado por el bloque móvil (112), que está provisto de cojinetes para que entren unas guías (105) ubicadas en el bloque fijo (111) y de las tuercas (110) de los husillos (104). De este modo, el giro de los husillos (104) provoca el movimiento de traslación del bloque móvil (112), acercándose o alejándose del bloque fijo (111), con la velocidad precisa para que las ruedas de guiado (102) mantengan siempre el contacto con la columna (10) y con la fuerza necesaria para que la rueda motriz (101) no deslice sobre la columna (10).The traction module is supported by the fixed block (111) of the robotic system (100), while the passive guide train module (115) is supported by the mobile block (112), which is provided with bearings to enter some guides (105) located in the fixed block (111) and of the nuts (110) of the spindles (104). In this way, the rotation of the spindles (104) causes the translational movement of the mobile block (112), moving towards or away from the fixed block (111), with the precise speed so that the guide wheels (102) always maintain the contact with the column (10) and with the necessary force so that the drive wheel (101) does not slide on the column (10).
Para adaptar el sistema robótico (100) a la columna (10), el operario debe separar los dos bloques, fijo (111) y móvil (112) y situar el bloque fijo (111) frente a la columna de forma que los husillos (104) y guías (105) queden a ambos lados del mismo (111). Luego se procede a unir el bloque móvil (112) de forma que los husillos (104) se introduzcan roscando en las tuercas (110), y las guías (105) en los cojinetes. En ese momento se activan los husillos (104) para acercar el bloque móvil (112) hasta conseguir, entre la rueda motriz (101) y las ruedas de guiado (102), una fuerza de agarre suficiente para que el sistema robótico (100) permanezca estático en la columna (10).To adapt the robotic system (100) to the column (10), the operator must separate the two blocks, fixed (111) and mobile (112) and place the fixed block (111) in front of the column so that the spindles ( 104) and guides (105) are on both sides of it (111). Then the mobile block (112) is joined so that the spindles (104) are threaded into the nuts (110), and the guides (105) into the bearings. At that moment the spindles (104) are activated to bring the mobile block (112) closer together until, between the driving wheel (101) and the guide wheels (102), a sufficient gripping force is achieved for the robotic system (100) remain static in column (10).
En el proceso inicial de ajuste del sistema robótico (100), en una realización, se incluye adicionalmente una estructura auxiliar (120), concretamente un sistema portátil de autosustentación a la farola (10) y permite su acople a farolas (10) de distintos diámetros o conicidades y posibilita ensamblar el resto del sistema robótico (100) a diferentes alturas de la farola o elemento vertical (10), donde dicha estructura auxiliar está provista de las plantillas necesarias para posicionar ambos bloques (111 y 112), así como las guías (105) y husillos (104). Una vez anclada la estructura auxiliar a la columna (10), se puede proceder al ascenso del sistema robótico (100) por accionamiento sincronizado de los módulos tractor y de ajuste, con el control del módulo electrónico de control.In the initial process of adjusting the robotic system (100), in one embodiment, an auxiliary structure (120) is additionally included, specifically a portable self-supporting system to the streetlight (10) and allows its coupling to streetlights (10) of different diameters or tapers and makes it possible to assemble the rest of the robotic system (100) at different heights of the lamppost or vertical element (10), where said auxiliary structure is provided with the necessary templates to position both blocks (111 and 112), as well as the guides (105) and spindles (104). Once the auxiliary structure is anchored to the column (10), the robotic system (100) can be raised by synchronized actuation of the tractor and adjustment modules, with the control of the electronic control module.
Dicha estructura auxiliar (120) se compone de una lámina de material elástico (128) enrollada a la farola (10) en la zona establecida para la fijación del resto de elementos o componentes del sistema robótico (100) que, a su vez, está circundada por una malla metálica (121) ranurada flexible que la envuelve y ambas (128 y 121) son fijadas a la farola (10) por al menos un ceñidor (122). Varias escuadras metálicas (123) fijadas a la malla metálica (121) soportan un primer tablero en forma de "U” (124), al cual también están fijadas. El espacio interior de la "U” del primer tablero (124) es donde está situada la farola (10). Encima del primer tablero (124) en forma de "U” está situado, en paralelo, un segundo tablero (126) (124), con dos deslizaderas (125 y 127) entre ambos tableros (124 y 126) que permiten el desplazamiento horizontal del segundo tablero (126) y lo soportado por él, respecto al primero. El resto de componentes del sistema robótico (100) se situarían sobre este segundo tablero (126) para realizar el anclaje del mismo a la farola (10).Said auxiliary structure (120) is made up of a sheet of elastic material (128) rolled up to the lamppost (10) in the area established for fixing the rest of the elements or components of the robotic system (100) which, in turn, is It is surrounded by a flexible slotted metal mesh (121) that surrounds it and both (128 and 121) are fixed to the lamppost (10) by at least one girdle (122). Several metal brackets (123) fixed to the metal mesh (121) support a first board in the shape of a "U" (124), to which they are also fixed. The interior space of the "U" of the first board (124) is where the lamppost (10) is located. Above the first board (124) in the shape of a "U" is located, in parallel, a second board (126) (124), with two sliders (125 and 127) between both boards (124 and 126) that allow horizontal movement of the second board (126) and what is supported by it, with respect to the first The rest of the components of the robotic system (100) would be placed on this second board (126) to anchor it to the lamppost (10).
En otra realización, de forma opcional, el sistema robótico (100) incluye un módulo de protección del propio robot y del entorno contra la pintura (130). Este módulo (130) está formado por un sistema de fuelles (136) para la protección de las guías (105) y los husillos (104), además de un sistema de varillas (132) fijadas a la estructura principal del sistema robótico (100) mediante acoples (133), que sujetan protectores de extensión variable (137). Los protectores de extensión variable (137) pueden ser unas cortinas plegadas en abanico (137) sujetas por varillas macizas (135) que se insertan en varillas huecas (134). El módulo (130) se completa con láminas (131), a ambos lados, para la protección de la rueda motriz (101) y el tren de guiado (115) respectivamente.In another embodiment, optionally, the robotic system (100) includes a module for protecting the robot itself and the environment against paint (130). This module (130) is formed by a system of bellows (136) for the protection of the guides (105) and the spindles (104), in addition to a system of rods (132) fixed to the main structure of the robotic system (100 ) by means of couplings (133), which hold protectors of variable extension (137). The variable extension protectors (137) can be fan-folded curtains (137) held by solid rods (135) that are inserted into hollow rods (134). The module (130) is completed with sheets (131), on both sides, for the protection of the driving wheel (101) and the guide train (115) respectively.
Entre los sensores con los que cuenta el sistema robótico (100) hay al menos uno situado en el punto más alto en el sistema y otro en el punto más bajo. Se trata de sensores electromecánicos de final de carrera dispuestos para detectar la proximidad a la luminaria en el caso del sensor superior y la estructura auxiliar o el suelo en el caso del sensor inferior, de tal forma que el sistema robótico detiene su ascenso o descenso respectivamente.Among the sensors that the robotic system (100) has, there is at least one located at the highest point in the system and another at the lowest point. It's all about sensors electromechanical limit switches arranged to detect proximity to the luminaire in the case of the upper sensor and the auxiliary structure or the ground in the case of the lower sensor, in such a way that the robotic system stops its ascent or descent respectively.
El sistema robótico (100), por tanto, se controla con un método que incluye las siguientes fases y pasos:The robotic system (100), therefore, is controlled with a method that includes the following phases and steps:
a. Inicialización: autoajuste inicial a la farola (10).to. Initialization: initial self-adjustment to the streetlight (10).
i. Posicionamiento de la estructura auxiliar (120) de acople en la farola (10).i. Positioning of the auxiliary coupling structure (120) on the lamppost (10).
ii. Posicionamiento del resto de elementos del sistema robótico (100) en la estructura auxiliar (120).ii. Positioning of the rest of the elements of the robotic system (100) in the auxiliary structure (120).
iii. Autoacople automático a la sección de la farola (100): los motores (106) de husillo (104) actúan con control independiente hasta que el balancín (103) y resorte de tracción y ruedas de guiado (102), que garantiza el agarre suficiente entre la rueda motriz (101) y la farola (10) indicada realimentación de tensión mecánica.iii. Automatic self-coupling to the lamppost section (100): the spindle (104) motors (106) act with independent control until the rocker (103) and traction spring and guide wheels (102), which guarantees sufficient grip between the driving wheel (101) and the lamp (10) indicated mechanical stress feedback.
b. Ascenso: ascenso con adaptación a la farola (10).b. Ascent: ascent with adaptation to the lamppost (10).
i. Inicio gradual de giro del motor (108) brushiess de tracción que hace girar la rueda motriz (101) en sentido del ascenso.i. Gradual start of rotation of the traction brushiess motor (108) that makes the drive wheel (101) rotate in the upward direction.
ii. Inicio del sistema de autoajuste del sistema de agarre: control para el seguimiento del contorno de la farola (10) combina control los motores (106) de husillo (104) actúan con control independiente hasta que el balancín (103) y muelles y ruedas de guiado (102), combinado con un control coordinado de los motores (106) en función de la conicidad de la farola (10) y avance por la estructura, de manera que garantiza el agarre suficiente entre la rueda motriz (101) y la farola (10) durante el ascenso. ii. Start of the self-adjusting system of the grip system: control to follow the contour of the lamppost (10) combines control the spindle (104) motors (106) act with independent control until the rocker (103) and springs and wheels of Guided (102), combined with a coordinated control of the motors (106) depending on the conicity of the lamppost (10) and progress through the structure, in such a way as to guarantee sufficient grip between the driving wheel (101) and the lamppost (10) during the ascent.
iii. Finalización del ascenso: mediante un sistema consistente en un sensor electromecánico de final de carrera situado en el punto más alto se detectará la proximidad a la luminaria y el sistema robótico (100) detendrá el ascenso.iii. Completion of the ascent: by means of a system consisting of an electromechanical limit switch located at the highest point, the proximity to the luminaire will be detected and the robotic system (100) will stop the ascent.
c. Descenso: descenso con adaptación a la farola (10) y control del sistema de pintura c. Lowering: Lowering with adaptation to the lamppost (10) and control of the painting system
i. Inicio gradual de giro del motor (108) brushiess de tracción que hace girar la rueda motriz (101) en sentido del descenso y activación del sistema de pintura automatizado de pintado controlado por electroválvulas lineales (114).i. Gradual start of rotation of the traction brushiess motor (108) that rotates the drive wheel (101) in the downward direction and activation of the automated painting system controlled by linear electrovalves (114).
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ii. Inicio del sistema de autoajuste del sistema de agarre: control para el seguimiento del contorno de la farola (10) combina control los motores (106) de husillo (104) actúan con control independiente hasta que el balancín (103) y muelles y ruedas de guiado (115), combinado con un control coordinado de los motores (106) en función de la conicidad de la farola (10) y avance por la estructura, de manera que garantiza el agarre suficiente entre la rueda motriz (101) y la farola (10) durante el descenso. ii. Start of the self-adjusting system of the grip system: control to follow the contour of the lamppost (10) combines control the spindle (104) motors (106) act with independent control until the rocker (103) and springs and wheels of Guidance (115), combined with a coordinated control of the motors (106) depending on the taper of the lamppost (10) and progress through the structure, in such a way as to guarantee sufficient grip between the driving wheel (101) and the lamppost (10) during descent.
iii. Control del sistema de pintado: acción controlada de las electroválvulas lineales (114) en función de la conicidad de la farola.iii. Control of the painting system: controlled action of the linear solenoid valves (114) depending on the taper of the lamppost.
iv . Finalización del descenso: mediante un sistema consistente en un sensor electromecánico de final de carrera situado en el punto más bajo se detectará la proximidad a la estructura auxiliar o suelo y el sistema robótico (100) detendrá el descenso. iv. End of descent: by means of a system consisting of an electromechanical limit switch located at the lowest point, the proximity to the auxiliary structure or ground will be detected and the robotic system (100) will stop the descent.
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