大型油罐喷砂除锈机器人躯体结构设计

　　1喷砂除锈机器人整体结构布置

　　系统的整体布置图如图1所示。喷砂除锈机器人借助罐顶中央孔，安装一个中心旋转轴，靠轴的支撑，安装一个与油罐轮廓线相似的小车导轨，导轨的下端装电动机，电动机在罐底平面驱动珩架做圆周运动，以带动导轨沿圆柱面转动;机械手行走小车能在卷扬机钢丝绳的牵引下沿导轨有规律地上下移动;机械手行走小车上安装机器人的一个机械臂，该机械臂的小臂既能上下俯仰也能前后伸缩，大臂在小臂的带动下也能上下俯仰，同时自身也能伸缩运动，而手腕的凸轮转动可带动喷枪匀速上下摆动，几个关节运动的有机结合可以实现喷枪始终与受喷面最佳喷射角度(30°～75°)和距离(300mm～500mm)。机械臂的作业空间大，能够满足顶部锥面、锥面-柱面联结处等与导轨之间距离变化较大的空间的除锈需求。考虑到油罐进出口狭小，整个机器人结构设计轻巧并便于拆装。

　　2机械手及机械手行走小车

　　由图2可知：机械手由大、小臂和喷枪组成，喷枪安装在大臂上，大臂在气缸的控制下可以上下摆动;喷枪也可以在凸轮作用下，完成各个动作的定位以达到最佳喷射角度;采用了停-升-停型的等速凸轮机构，其结构简单、紧凑;机械手固定在小车上，可以随小车上下移动;由于小车导轨是竖直的，所以我们采用“双轮结构”把小车卡在导轨上，同时为防止小车横向偏移，我们在小车的中部加有一个导向轮。

　　图2机械手及机械手行走小车设计图

　　3珩架驱动小车

　　珩架驱动小车不仅是一个行走机构,同时也是一个主要的承重部件，它的主要作用是带动珩架绕油罐中心作圆周运动，从而配合机械手完成对油罐内壁除锈任务。由图3可知，小车主要由车轮、同步带、电机、和减速器等四部分组成。为了防止沙垢堆积阻碍小车正常行走，小车前端装设了强力吸尘器，及时排出轨道上的沙尘。另外为了保证小车的稳定性和设计的科学性我们采用了两项辅助措施：

　　(1)我们在珩架和走轮之间增设一个弹簧，用来减少在珩架行走过程中由于机械摇动而产生振动的副面影响。

　　(2)为增加驱动小车的附着力，在小车上增设一定重量的配重块来提供足够的摩擦力。

　　图3珩架驱动小车设计图

　　4珩架

　　珩架(如图4)的主要作用是为小车提供导轨，使小车能上下平稳移动。受工作环境限制，同时为了搬运、拆装方便，我们采用分段设计法把整个珩架分成五部分设计。由图可知，组成整个珩架的五部分分别是：底珩架，连接架，立珩架，曲珩架，横珩架。曲珩架实现了小车由立珩架到横珩架的平滑过度，大大减小了小车沿珩架转弯滑行的阻力。整个珩架的外形模仿油罐的曲线。此种设计形式是喷砂除锈工作质量的重要保证，正是因为这样小车在上下滑动的过程中才能有效确保喷枪与油罐内壁的距离变化微小，避免了机械手的频烦伸缩，从而减少了机械手的操作难度，提高作业效率，减轻操作者的劳动强度，更有利于以后的编程控制。分段设计法是一种开放性的设计方法，它可以根据罐高适当增减珩架数量，灵活的组合以满足不同高度的油罐，达到了一架多用的目的。整个珩架采用八字角铁作为紧固件。其目的是在满足牢固性的前提下，尽量减轻珩架自重，节约原材料降低成本，而且能使珩架变得更加轻巧。