RU206977U1 - ROBOT FOR PERFORMING TECHNOLOGICAL OPERATIONS ON FERROMAGNETIC SURFACES - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к робототехнике и представляет собой робот для выполнения технологических операций при производстве и обслуживании объектов с ферромагнитными поверхностями, в частности судов, баков большого объема, железнодорожных вагонов и т.п.Технический результат заключается в обеспечении возможности осуществлять всенаправленные перемещения устройства по вертикальным конструкциям с криволинейными ферромагнитными поверхностями, а также в обеспечении возможности управления модулями обеспечения перемещений отдельно от управления устройства в целом, что повышает контроль за перемещением робота.Технический результат обеспечивается наличием в конструкции четырех модулей обеспечения перемещений, позволяющего адаптировать устройство к изменениям кривизны рабочей поверхности обрабатываемого изделия, и наличием отдельной подсистемы управления, предназначенной для управления только модулями обеспечения перемещений.The utility model relates to mechanical engineering, namely to robotics, and is a robot for performing technological operations in the production and maintenance of objects with ferromagnetic surfaces, in particular ships, large-volume tanks, railway cars, etc. The technical result is to provide the ability to carry out omnidirectional displacement of the device along vertical structures with curved ferromagnetic surfaces, as well as providing the ability to control the modules for ensuring movements separately from the control of the device as a whole, which increases control over the movement of the robot. the working surface of the workpiece, and the presence of a separate control subsystem designed to control only the movement support modules.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельTechnical field to which the utility model belongs

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к робототехнике и представляет собой робот для выполнения технологических операций при производстве и обслуживании объектов с ферромагнитными поверхностями, в частности судов, баков большого объема, железнодорожных вагонов и т.п.The utility model relates to mechanical engineering, namely to robotics, and is a robot for performing technological operations in the production and maintenance of objects with ferromagnetic surfaces, in particular ships, large-volume tanks, railway cars, etc.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известно изобретение RU №248199 «МОБИЛЬНЫЙ РОБОТ МАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ», правообладатель итальянская компания ТЕКНОМАК Ср.л., которое относится к мобильному роботу с магнитным взаимодействием. Робот содержит раму, оснащенную колесами для перемещения по опорной поверхности с высокой магнитной проницаемостью и одним постоянным магнитом, способным магнитно взаимодействовать с указанной поверхностью для сцепления робота с поверхностью. Магнит установлен таким образом, чтобы скользить вдоль опорной поверхности. Магнит размещен в опоре, способной свободно качаться, таким образом, что полюс магнита всегда находится в положении минимального расстояния от опорной поверхности, где каждая опора посажена таким образом, чтобы качаться на вращающемся валу колес. Достигается возможность свободного движения со скольжением по поверхности, подлежащей контролю.From the prior art known invention RU No. 248199 "MOBILE ROBOT OF MAGNETIC INTERACTION", the copyright holder of the Italian company TEKNOMAK Sr.l., which refers to a mobile robot with magnetic interaction. The robot contains a frame equipped with wheels for moving on a support surface with high magnetic permeability and one permanent magnet capable of magnetically interacting with the specified surface to adhere the robot to the surface. The magnet is positioned to slide along the supporting surface. The magnet is housed in a freely swinging support such that the pole of the magnet is always at the minimum distance from the support surface, where each support is seated to swing on a rotating wheel shaft. Achieved the possibility of free movement with sliding on the surface to be controlled.

Из патента на изобретение CN №110371210 «Magnetic robot», правообладателем которого является китайская компания SHANGHAI KUKU ROBOT CO., LTD, известно техническое решение, относящееся к области робототехники, в частности к магнитному роботу. Магнитный робот может позволить уменьшить скольжение и может поддерживать относительно большую адсорбцию в процессе замедляющегося перемещения робота, так что адсорбционная стабильность улучшается.From patent for invention CN No. 110371210 "Magnetic robot", the copyright holder of which is the Chinese company SHANGHAI KUKU ROBOT CO., LTD, a technical solution related to the field of robotics, in particular to a magnetic robot, is known. The magnetic robot can reduce slip, and can maintain relatively large adsorption during the decelerating movement of the robot, so that the adsorption stability is improved.

Из патента на изобретение CN №103171640 «Wall-climbing robot based on permanent magnet adsorption structure)), правообладателем которого является китайская компания UNIVERSITY SHANDONG SCIENCE & TECH известно техническое решение, в котором раскрывается ползающий робот по стенам на основе адсорбционной конструкции с постоянными магнитами. Робот для лазания по стенам, основанный на адсорбционной конструкции с постоянными магнитами, содержит конструкцию корпуса робота и систему управления, способную противостоять помехам магнитного поля; конструкция корпуса робота состоит из шасси, пешеходной конструкции, способной адсорбировать; шагающая часть, способная адсорбировать, содержит ведущее колесо с постоянными магнитами, универсальное вспомогательное колесо с постоянными магнитами, серводвигатель постоянного тока, червячный редуктор турбины и приводной механизм с зубчатым ремнем. В соответствии с изобретением, при условии использования системы управления, робот может стабильно передвигаться и эффективно обнаруживать поверхности стальных стен контейнеров с химическими веществами, больших корпусов судов и т.п. и имеет преимущества компактной конструкции, легкого веса, простоты управления.From patent for invention CN No. 103171640 "Wall-robot climbing based on permanent magnet adsorption structure)), the copyright holder of which is the Chinese company UNIVERSITY SHANDONG SCIENCE & TECH, a technical solution is known, in which a crawling robot on walls based on an adsorption structure with permanent magnets is disclosed. A wall climbing robot based on a permanent magnet adsorption structure, contains a robot body structure and a control system capable of withstanding magnetic field interference; the structure of the robot body consists of a chassis, a pedestrian structure capable of adsorbing; The walking part capable of adsorbing contains a permanent magnet drive wheel, a universal permanent magnet auxiliary wheel, a DC servo motor, a turbine worm gear and a toothed belt drive mechanism. According to the invention, provided that the control system is used, the robot can move stably and effectively detect the surfaces of the steel walls of chemical containers, large ship hulls, and the like. and has the advantages of compact structure, light weight, easy operation.

Также существует техническое решение по патенту US №9540061 «Magnet robot crawler». Магнитный робот включает в себя шасси и по крайней мере один узел гусеницы, связанный с шасси. Гусеничный узел имеет линейный ряд модулей нециркулирующих магнитов, установленных с возможностью смещения относительно шасси. Ведомая дорожка циркулирует вокруг магнитных модулей и движется по направляющим частям магнитных модулей.There is also a technical solution for US patent No. 9540061 "Magnet robot crawler". The magnetic robot includes a chassis and at least one track assembly associated with the chassis. The crawler assembly has a linear row of non-circulating magnet modules mounted to be offset relative to the chassis. The driven track circulates around the magnetic modules and moves along the guide parts of the magnetic modules.

При этом ни одно из решений не обеспечивает возможность осуществлять всенаправленные перемещения по вертикальным конструкциям с криволинейными ферромагнитными поверхностями, в том числе за счет обеспечении дистанционного и автономного управления.At the same time, none of the solutions provides the ability to carry out omnidirectional movements along vertical structures with curved ferromagnetic surfaces, including by providing remote and autonomous control.

Раскрытие полезной моделиDisclosure of a utility model

Технический результат заключается в обеспечении возможности осуществлять всенаправленные перемещения устройства по вертикальным конструкциям с криволинейными ферромагнитными поверхностями, а также в обеспечении возможности управления модулями обеспечения перемещений отдельно от управления устройства в целом, что повышает контроль за перемещением робота.The technical result consists in providing the ability to carry out omnidirectional movements of the device along vertical structures with curved ferromagnetic surfaces, as well as in providing the ability to control the modules for ensuring movements separately from the control of the device as a whole, which increases the control over the movement of the robot.

Технический результат обеспечивается наличием в конструкции четырех модулей обеспечения перемещений, позволяющего адаптировать устройство к изменениям кривизны рабочей поверхности обрабатываемого изделия, и наличием отдельной подсистемы управления, предназначенной для управления только модулями обеспечения перемещений.The technical result is provided by the presence in the structure of four modules for ensuring movements, allowing the device to adapt to changes in the curvature of the working surface of the workpiece, and the presence of a separate control subsystem designed to control only the modules for ensuring movements.

Робот для выполнения технологических операций на ферромагнитных поверхностях представлен на Фиг. 1 и состоит из двух секций, каждая из которых представляет собой раму (2), на которой распределена полезная нагрузка (1), и к которой крепится по два модуля обеспечения перемещений (7), который содержит в себе устройство контроля прижима (5), движитель (8), подвеску модуля обеспечения перемещений (3). Две рамы секций (2) соединены между собой шарнирным соединением (4) с несколькими степенями свободы при помощи рычагов с настраиваемой длиной (6). В зависимости от геометрии опорной поверхности и типа выполняемой технологической работы подбираются соответствующие движители, определяется тип и материал, обеспечивающий зацепление, а также настраиваются длины рычагов (6), соединяющих секции в сферическом шарнире. Для обеспечения универсальности конструкции модуль обеспечения движения выполняется в виде, позволяющем монтировать движители различных конструкций - гусеничные, колесные или колесно-шагающие. Для прижима к поверхности используются электромагниты и постоянные магниты. Для контроля прижима и обеспечения необходимого зазора электромагнита и необходимой степени деформации контактной поверхности движителя используются слабодеформируемые элементы, например, металлические колеса.A robot for performing technological operations on ferromagnetic surfaces is shown in FIG. 1 and consists of two sections, each of which is a frame (2), on which the payload (1) is distributed, and to which two displacement modules (7) are attached, which contains a pressure control device (5), propulsion unit (8), suspension of the movement support module (3). The two section frames (2) are interconnected by an articulated joint (4) with several degrees of freedom using levers with adjustable length (6). Depending on the geometry of the supporting surface and the type of technological work performed, appropriate propellers are selected, the type and material that provides engagement is determined, and the lengths of the levers (6) connecting the sections in the spherical hinge are adjusted. To ensure the versatility of the design, the movement support module is made in a form that allows you to mount propellers of various designs - tracked, wheeled or wheel-walking. Electromagnets and permanent magnets are used to press against the surface. To control the pressure and ensure the required clearance of the electromagnet and the required degree of deformation of the contact surface of the propeller, weakly deformable elements are used, for example, metal wheels.

Подробная схема модуля обеспечения перемещений представлена на Фиг. 2. Модуль состоит из устройства контроля прижима (5), корпуса модуля обеспечения перемещений (9), магнитного экрана (10), прижимного электромагнита (11), движителя (8) и привода движителя (12).A detailed diagram of the movement providing module is shown in FIG. 2. The module consists of a pressure control device (5), a body of the movement support module (9), a magnetic shield (10), a pressure electromagnet (11), a propeller (8) and a propeller drive (12).

Управление модулем обеспечения перемещений реализуется в виде отдельной подсистемы системы управления, в состав которой входят программные и аппаратные средства, обеспечивающие прием через интерфейсы связи значения переменных, определяющих прижим к опорной поверхности и перемещения по ней, данные значения преобразуются в ШИМ-сигнал, подаваемый на привод модуля перемещения и прижимной электромагнит. Структурная схема подсистемы управления модуля обеспечения перемещений представлена на Фиг. 3.The control of the movement support module is implemented in the form of a separate subsystem of the control system, which includes software and hardware that ensure the reception through the communication interfaces of the values of the variables that determine the pressure to the support surface and movement along it, these values are converted into a PWM signal supplied to the drive displacement module and clamping electromagnet. The block diagram of the control subsystem of the movement providing module is shown in Fig. 3.

Рабочий орган размещается на устройстве и управляется через стандартизированные промышленные интерфейсы.The working body is located on the device and controlled via standardized industrial interfaces.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Пример 1.Example 1.

Робот для выполнения технологических операций на ферромагнитных поверхностях может быть использован при очистке обшивки корпуса судна. Обшивка корпуса судна является ярким примером криволинейной ферромагнитной поверхности.The robot for performing technological operations on ferromagnetic surfaces can be used for cleaning the hull skin. The hull planking of a ship is a prime example of a curved ferromagnetic surface.

С помощью подсистемы управления модулями обеспечения передвижений в соответствии с размерами корпуса судна подбираются соответствующие движители, которые имеют функцию очистки поверхности, определяется тип и материал, обеспечивающий зацепление, режим работы модулей. Для прижима к поверхности судна используются электромагниты и постоянные магниты. Для контроля прижима и обеспечения необходимого зазора электромагнита и необходимой степени деформации контактной поверхности движителя используются слабодеформируемые элементы - металлические колеса.With the help of the subsystem for controlling the modules for ensuring movements, in accordance with the dimensions of the ship's hull, appropriate propellers are selected, which have the function of cleaning the surface, the type and material that ensures the engagement, the mode of operation of the modules is determined. Electromagnets and permanent magnets are used to press against the surface of the ship. To control the pressure and ensure the required clearance of the electromagnet and the required degree of deformation of the contact surface of the propeller, weakly deformable elements are used - metal wheels.

После чего уже возможна настройка режима работы всего устройства, исходя из необходимых задач.After that, it is already possible to configure the operating mode of the entire device, based on the necessary tasks.

Claims (1)

Робот, отличающийся тем, что состоит из двух секций, соединенных между собой шарнирным соединением с несколькими степенями свободы при помощи рычагов с настраиваемой длиной, при этом каждая секция представляет собой раму, на которой распределена полезная нагрузка, и на которой закреплены два модуля обеспечения перемещений, каждый из которых состоит из корпуса, в котором расположено устройство контроля прижима, магнитный экран, прижимной электромагнит, движитель и привод движителя, а также имеющий отдельную подсистему управления модулями обеспечения перемещения.A robot, characterized in that it consists of two sections, interconnected by an articulated connection with several degrees of freedom using levers with adjustable length, with each section being a frame on which the payload is distributed, and on which two movement modules are fixed, each of which consists of a body, which contains a pressure control device, a magnetic screen, a pressure electromagnet, a propeller and a propeller drive, as well as having a separate control subsystem for the movement support modules.

Images