oc robotics 蛇形機械臂的內部構造,大開眼界

OC Robotics公司設計的蛇形機器人非常適用於一些狹小的空間作業。

正是因為這一點,機器人可在危險和難以到達的密封區域,進行檢查,維修和清潔,引起了GE的興趣。2017年6月份,GE航空集團宣佈,收購英國老牌機器人制造商OC Robotics,該公司製造的可以在密閉和危險區域使用的蛇形機器人,如果將這種機器人,應用在GE航空航天、建築、核能、石化和安全等多個行業,不僅效率提高,更能保證人員安全。

今天想跟大家分享一下這種蛇形機器人的內部構造,希望能對大家拓展機器人的設計思路有幫助。

oc robotics 蛇形機械臂的內部構造,大開眼界

oc robotics 蛇形機械臂

雖然這款機器人裡沒有那麼多電子器件,但看起來還是很酷的。

這是一個非常早期的"蛇臂"機器人,由英國OC機器人公司設計和製造。它被用在2004年一個核電站的維修項目中,從那以後一直被儲存著,最近它被決定拆除,在這個過程中拍了一些照片,就是大家看到的這些。

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基本上,它是一堆柔性的關節,這裡一共有11個,形成"蛇"的形態——也有點像人類的脊椎。然後,三根不鏽鋼纜繩被固定在這11節的每一節的"末端",通過滑輪系統穿過前面的每一節,最後會固定到一組執行器上。通過收/放鋼絲繩可以控制蛇的"曲率"變化。

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是不是很酷!

"蛇"被放置在了杆子的頂部,杆與一個垂直的滑道相連,你可以手動調整高度,這主要是為了降低運輸和儲存的整體高度而設計的。

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當所有電纜的另一端進入機器底部時……

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並且是分佈佈置的……

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一直延伸到一排執行機構:

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打開蓋子會看到所有的驅動器,每個驅動器都有專用的伺服控制器:

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每個執行器都是鉸鏈的方式固定在基座上,電纜進入驅動器內。這樣使得執行機構可以摺疊起來:

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在這,我們可以看到電纜實際來自於左手邊的蛇形機器人,並分成兩列驅動器。注意看鋼絲繩如何通過軸最後到惰輪:

oc robotics 蛇形機械臂的內部構造,大開眼界
oc robotics 蛇形機械臂的內部構造,大開眼界

這些驅動器真的設計的很精巧。看著這些實物,還是花了幾分鐘來弄清楚它們是如何工作的。馬達採用的MAXON RE40, 150W驅動一個14:1的蝸輪蝸桿減速器,牢牢地附著在蝸輪的輸出軸上的是兩個帶輪。

2100mm長的環形AT5帶通過執行機構運行,並與"穿梭滑塊"相連,通過滑輪的排列提供了進一步的2:1的減速比。沿著傳送帶在致動器內部的路徑,它看起來就像"穿梭滑塊"永遠不會移動,似乎就好像傳送帶只會"循環"在致動器內部,而不會實際拉動"穿梭滑塊"向任何一個方向。

最巧妙的地方也是讓"穿梭滑塊"真正移動的地方,是蝸輪輸出的兩個驅動帶輪中的一個比另一個多出一顆牙齒。這使得每轉一圈,皮帶傳動進給的一側比另一側多出5mm的皮帶,因為皮帶輪的比例是2:1,所以使"梭子"移動2.5mm。總而言之,它需要28轉才能移動"航天飛機"5毫米。

我以前見過一些皮帶驅動的線性驅動器,但沒有像這樣的。每個驅動器有自己的伺服驅動器,也自定義設計的應用程序。驅動器的電源電壓是48V DC,它們通過CAN總線連接到控制系統。

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這個就沒什麼特別的了。電源在右上角,保險絲,39uF。T2/T3是h橋的兩個低側開關,每個腳的低側有30mOhm電流感應電阻。LS7166-S 24位正交計數器處理編碼器。

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板子的另一側,89C51CC01自帶CAN控制器,MCP2551 CAN轉換開關,78L05調節器,TL431基準,橋的兩個頂部側面開關和HIP4081A橋驅動IC。還有另一個大盒子,裡面有一個1.1kW的48VDC開關電源,一個24VDC輔助電源,安全繼電器,接觸器等。

用戶界面是標準Windows XP PC,通過以太網與"工業PC"的PC104堆棧通信。"工業PC"然後處理can總線和一些離散的I/O信號。

該機器人由bog標準手柄控制器控制。你操縱蛇的"頭",而蛇的身體隨你移動(當然是在一定範圍內)。移動的路徑已被記錄,因此您可以輕鬆地回放該路徑。

拆解介紹就到這裡了。

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後續我持續更新機器人相關資訊、設計、控制相關內容,大家一起進步。


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