一种刚柔耦合的清洗装置

摘要

本发明提出一种刚柔耦合的清洗装置，包括基座、刚性臂组件、柔性臂组件、安装座、控制组件和执行组件，刚性臂组件底端与基座相铰接，顶端与安装座相铰接，柔性臂组件的一端与安装座相连，另一端与执行组件相连，控制组件安设于安装座上。本发明能够实现伸缩和弯曲运动，通过水压来控喷头的旋转和振动，以此满足执行组件的作业要求。

权利要求

1.一种刚柔耦合的清洗装置，其特征在于，包括基座、刚性臂组件、柔性臂组件、安装座、控制组件和执行组件，所述刚性臂组件底端与所述基座相铰接，顶端与所述安装座相铰接，所述柔性臂组件的一端与安装座相连，另一端与所述执行组件相连，所述控制组件安设于安装座上，柔性臂组件包括数个节块，相邻两个节块之间通过弹簧相连，一侧端头的节块与安装座相连，另一侧端头的节块外侧端面中心设有连接轴，所述连接轴为中空柱状结构，执行组件包括喷头和进水管，所述喷头外侧端面上均布数个出水管，喷头内侧端面中心与所述连接轴通过轴承旋转连接，所述进水管的出水侧端部与连接轴的内部空腔相配置，出水侧端部的端头伸入喷头内部，进水管上设有流量调节阀，所述出水管包括直流管和倾斜管，所述倾斜管沿所述喷头外圈布设，所述直流管沿喷头内圈布设，通过出水管喷出的高压水的反力来实现柔性臂的反向运动，节块通过弹簧一起做复合运动，从而实现整个柔性臂组件的伸缩振动。

2.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合的清洗装置，其特征在于，所述刚性臂组件包括前后依次铰接相连的第一连杆、第二连杆和第三连杆，第一、第二连杆之间设有第一液压缸，第二、第三连杆之间设有第二液压缸，第一连杆底端与所述基座相铰接，第三连杆顶端与所述安装座相连。

3.根据权利要求2所述的一种刚柔耦合的清洗装置，其特征在于，所述控制组件包括PLC控制器和数个振动传感器，所述数个振动传感器分别设于所述节块上，所述PLC控制器的输入端与数个振动传感器相连，输出端与所述第一液压缸、第二液压缸和流量调节阀相连。

4.根据权利要求2所述的一种刚柔耦合的清洗装置，其特征在于，所述柔性臂组件外套设柔性防护罩。

5.根据权利要求4所述的一种刚柔耦合的清洗装置，其特征在于，所述柔性防护罩为波纹管。

说明书

一种刚柔耦合的清洗装置

技术领域

[0001] 本发明属于清洗机械臂的技术领域，尤其涉及一种刚柔耦合的清洗装置。

背景技术

[0002] 随着机器人技术的不断发展，刚性机械臂面对多样化的作业任务时常有较大的局限性，柔性机器臂采用轻质材料，运动精度高、响应速度快、负载自重比高、功耗低，在机器人领域研究中的地位越来越重要。在实际工程应用中，具有刚柔耦合特性的机械臂能较好地结合刚性臂和柔性臂的优点，适用范围更广；其中，刚性部分不会发生振动和变形；柔性臂杆部分由于采用轻质材料，可以最大限度的减轻机械臂系统的质量。

[0003] 但是柔性臂杆在激励作用下容易发生弹性变形和振动，引发末端执行机构的摆动，因此合理控制柔性臂杆振动，使之转化为清洗所需的有效振动，从而提高清洗机械臂的工作效率是十分必要的。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种刚柔耦合的清洗装置，能有效控制末端柔性臂的振动，提高清洗工作效率。

[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种刚柔耦合的清洗装置，其特征在于，包括基座、刚性臂组件、柔性臂组件、安装座、控制组件和执行组件，所述刚性臂组件底端与所述基座相铰接，顶端与所述安装座相铰接，所述柔性臂组件的一端与安装座相连，另一端与所述执行组件相连，所述控制组件安设于安装座上。

[0006] 按上述方案，所述刚性臂组件包括前后依次铰接相连的第一连杆、第二连杆和第三连杆，第一、第二连杆之间设有第一液压缸，第二、第三连杆之间设有第二液压缸，第一连杆底端与所述基座相铰接，第三连杆顶端与所述安装座相连。

[0007] 按上述方案，所述柔性臂组件包括数个节块，相邻两个节块之间通过弹簧相连，一侧端头的节块与所述安装座相连，另一侧端头的节块外侧端面中心设有连接轴，所述连接轴为中空柱状结构。

[0008] 按上述方案，所述执行组件包括喷头和进水管，所述喷头外侧端面上均布数个出水管，喷头内侧端面中心与所述连接轴通过轴承旋转连接，所述进水管的出水侧端部与连接轴的内部空腔相配置，出水侧端部的端头伸入喷头内部，进水管上设有流量调节阀。

[0009] 按上述方案，所述控制组件包括PLC控制器和数个振动传感器，所述数个振动传感器分别设于所述节块上，所述PLC控制器的输入端与数个振动传感器相连，输出端与所述第一液压缸、第二液压缸相连和流量调节阀相连。

[0010] 按上述方案，所述柔性臂组件外套设柔性防护罩。

[0011] 按上述方案，所述出水管包括直流管和倾斜管，所述倾斜管沿所述喷头外圈布设，所述直流管沿喷头内圈布设。

[0012] 按上述方案，所述柔性防护罩为波纹管。

[0013] 本发明的有益效果是：1、提供一种刚柔耦合的清洗装置，该装置结构设计科学合理，具有多个自由度，能够实现伸缩和多个方向的弯曲运动，增加了清洗装置的使用范围，扩大了清洗区间；2、该装置中可对各部件进行独立控制，控制更为精确，而且减轻了柔性臂组件的重量，使清洗装置更为灵活且响应迅速；3、该装置通过高压水反力对末端喷头引起的有效振动，增加了振动清洗的功效，完成对工件的清洗，提高了清洗效率。

附图说明

[0014] 图1为本发明一个实施例的轴测图。

[0015] 图2为本发明一个实施例的去掉波纹管后柔性臂组件的结构示意图。

[0016] 其中：1-基座，2-第一连杆，3-第二连杆，4-第三连杆，5-安装座，6-节块，7-弹簧，8-连接轴，9-波纹管，10-喷头，11-直流管，12-倾斜管。

具体实施方式

[0017] 为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。

[0018] 如图1、图2所示，一种刚柔耦合的清洗装置，包括基座1、刚性臂组件、柔性臂组件、安装座、控制组件和执行组件，刚性臂组件底端与基座相铰接，顶端与安装座相铰接，柔性臂组件的一端与安装座相连，另一端与执行组件相连，控制组件安设于安装座上。

[0019] 刚性臂组件包括前后依次铰接相连的第一连杆2、第二连杆3和第三连杆4，第一、第二连杆之间设有第一液压缸，第二、第三连杆之间设有第二液压缸，第一连杆底端与基座相铰接，第三连杆顶端与安装座5相连，第一、第二液压缸驱动相铰接的两根连杆调整夹角，进而改变执行装置的作业位置。

[0020] 柔性臂组件包括数个节块6，相邻两个节块之间通过弹簧7相连，一侧端头的节块与安装座相连，另一侧端头的节块外侧端面中心设有连接轴8，连接轴为中空柱状结构。柔性臂组件外套设柔性防护罩，柔性防护罩可为波纹管9。

[0021] 执行组件包括喷头10和进水管，喷头外侧端面上均布数个出水管，出水管包括直流管11和倾斜管12，倾斜管沿喷头外圈布设，直流管沿喷头内圈布设，喷头内侧端面中心与连接轴通过轴承旋转连接，进水管的出水侧端部与连接轴的内部空腔相配置，出水侧端部的端头伸入喷头内部，进水管上设有流量调节阀。通过出水管喷出的高压水的反力来实现柔性臂的反向运动，柔性臂关块通过弹簧一起做复合运动，从而实现整个柔性臂的伸缩振动。这样既利用了高压水对装置的反作用力，又弥补了柔性臂振动不可控的不足。

[0022] 控制组件包括PLC控制器和数个振动传感器，数个振动传感器分别设于节块上，PLC控制器的输入端与数个振动传感器相连，输出端与第一液压缸、第二液压缸相连和流量调节阀相连。

[0023] 在作业中，第一液压缸和第二液压缸在PLC控制器的控制下使刚性臂实现平面内任意轨迹移动。基座可与其他旋转工作平面连接，由伺服电动机驱动完成周向旋转作业。执行组件清洗工件时，高压水经过倾斜管喷出，可实现喷头的顺时针或逆时针旋转的工作模式，高压水经过直流管喷出，高压水的反力来实现柔性臂的反向运动，柔性臂节块通过弹簧一起做复合运动。根据振动传感器的反馈信号，通过PLC控制器来调节水压，对其实现振动控制，利用合适的振幅完成全方位清洁。

[0024] 以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所做的等效变化，仍属本发明的保护范围。