一种用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂制造技术

一种用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂，其包括机械臂系统和回转系统，其中，机械臂系统实现所述蛇形机械臂的摆动运动，包括第一摆动关节和第二摆动关节，该第一摆动关节与底座固定连接，回转系统连接于该第一摆动关节与第二摆动关节之间且实现所述蛇形机械臂的回转运动；所述蛇形机械臂通过其摆动运动和回转运动实现在盾构刀盘空间范围内的全方位运动而对盾构刀盘状态进行无死角检测。本发明专利技术具有结构简单、运动灵活的优点，能够携带照明、探视、检修以及清洗等设备，替代人工进入到盾构刀盘狭小恶劣的空间中，完成在盾构刀盘空间内无死角的检测，大大提高了盾构刀盘及刀具的检修效率。 1

A snake shaped arm for the detection of a shield cutter

A snake like mechanical arm for the detection of a shield cutter, which includes a mechanical arm system and a rotary system, in which the manipulator system implements the swinging motion of the snake like manipulator, including the first swing joint and the second swing joint. The first swing joint is fixed to the base, and the rotary system is connected to the first swing joint. The rotary motion of the snake like manipulator is realized between the second swing joint and the snake shaped manipulator. The snake like manipulator realizes the omni-directional motion in the space range of the shield cutter through its swing motion and rotary motion, and does no dead angle detection to the state of the shield cutter disk. The invention has the advantages of simple structure and flexible movement, and can carry lighting, inspection, inspection and cleaning and other equipment, instead of manual entry into the narrow and abominable space of the shield cutter disk, complete the detection of no dead angle in the space of the shield cutter disc, and greatly improve the efficiency of the repair of the shield cutter and the cutting tool. One

【技术实现步骤摘要】
一种用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂
本专利技术涉及隧道工程的施工检测装置，具体涉及一种用于盾构刀盘及其附属刀具的检测的蛇形机械臂，属于建筑工程机械

技术介绍
随着机器人技术以及现代控制理论技术的发展，如今的机器人技术已融入了生活的方方面面，人们利用机器人来完成一些人力无法完成或不能高质量完成的任务，特别是灾难救援搜索任务、外太空科学探险任务和医疗应用领域。蛇形机器人作为新生的仿生机器人，无论是在仿生领域还是在机器人的其它领域都具有重要的研究价值和意义。在盾构隧道施工期间，刀盘及其附属刀具的使用状况直接关系到隧道的施工质量和效率，因此需要对其进行定期检修。在现场掘进中的盾构机，刀盘检修环境往往伴随的是高压、厚泥浆、高湿度等，因此人工检修困难巨大，尤其在部分大埋深的隧道中人工作业更是如此。目前，盾构隧道施工过程中刀盘及其附属刀具的检修通常采用人工进行，而刀盘检修的环境复杂，导致人工检修困难巨大。因此开发适用于盾构刀盘检修的机器人以替代人工作业，进入到盾构刀盘空间狭小的恶劣环境中，并携带照明、探视以及用于刀盘清洗的水枪等设备，为刀盘检修提供极大的便利，具有巨大的现实意义和市场潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决在狭小盾构刀盘空间的恶劣环境中难以进行人工作业的技术问题，提供一种用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂，其能够携带照明、探视以及清洗等设备，从而替代人工进入到盾构刀盘狭小恶劣的空间中完成刀盘和附属刀具的检修。本专利技术是通过以下技术方案来解决其技术问题的：一种用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂，其包括机械臂系统和回转系统，其中，机械臂系统实现所述蛇形机械臂的摆动运动，包括第一摆动关节和第二摆动关节，该第一摆动关节与底座固定连接，回转系统连接于该第一摆动关节与第二摆动关节之间且实现所述蛇形机械臂的回转运动；所述蛇形机械臂通过其摆动运动和回转运动实现在盾构刀盘空间范围内的全方位运动而对盾构刀盘状态进行无死角检测。进一步地，所述的第一摆动关节包括第一公关节、第一母关节、第一铰销座和第一摆动油缸，所述第一公关节和第一母关节的一侧边通过所述第一铰销座连接，另一侧边通过所述第一摆动油缸连接，通过第一摆动油缸的伸缩和第一铰销座的转动实现所述第一关节的摆动；所述的第二摆动关节包括第二公关节、第二母关节、第二铰销座和第二摆动油缸，所述第二公关节和第二母关节的一侧边通过所述第二铰销座连接，另一侧边通过所述第二摆动油缸连接，通过第二摆动油缸的伸缩和第二铰销座的转动实现所述第二关节的摆动。进一步地，所述的回转系统包括回转支承、小齿轮和驱动电机，所述回转支承包括外圈和内圈，该内圈嵌置于所述外圈之中且在该外圈内作旋转运动，所述外圈与所述第二公关节固定连接，所述内圈与所述第一母关节固定连接，该内圈的内侧设有内齿轮，所述驱动电机固定连接于所述第二公关节上，所述小齿轮固定于该驱动电机的输出轴上且与所述内圈的内齿轮啮合；所述驱动电机驱动所述小齿轮转动，该小齿轮通过啮合所述内圈的内齿轮带动所述外圈和第二公关节绕其轴线进行转动，与所述第一母关节形成相对回转运动，进而实现所述蛇形机械臂的回转运动。进一步地，所述的小齿轮和驱动电机设置有两组，分别关于所述回转支承的中心对称布置。进一步地，所述的第一公关节、第一母关节、第二公关节和第二母关节为圆筒状，所述第一铰销座和第一摆动油缸的两端分别固定在所述第一公关节和第一母关节的内壁上，所述第二铰销座和第二摆动油缸的两端分别固定在所述第二公关节和第二母关节的内壁上。进一步地，所述的蛇形机械臂包括多组机械臂系统和回转系统串联的结构。与人工作业相比较，本专利技术提供的蛇形机械臂装置可以进入到空间狭小的恶劣环境中进行工作，其结构简洁，具有整体结构全方位运动灵活的优点，能够结合计算机控制实现照明、清洗、修复等工作，大大提高了盾构刀盘及刀具的检修效率。附图说明图1为本专利技术的轴侧图。图2为本专利技术的结构剖视图。图3为本专利技术的回转支承结构的剖视图。图中，1.1—第二公关节，1.2—第一公关节，2.1—第二母关节，2.2—第一母关节，3—回转支承，3.1—外圈，3.2—内圈，4.1—第二摆动油缸，4.2—第一摆动油缸，5—驱动电机，6—小齿轮，7.1—第二铰销座，7.2—第一铰销座。具体实施方式下面结合附图和具体实施例来对本专利技术所述的用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂做进一步的详细说明。请结合参阅图1和2，图示用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂包括机械臂系统和回转系统，其中，机械臂系统连接于回转系统上，机械臂系统实现所述蛇形机械臂本身的摆动运动，回转系统实现所述蛇形机械臂绕关节轴线的整体回转运动，所述蛇形机械臂通过其摆动运动和回转运动实现在盾构刀盘空间范围内的全方位运动而且对盾构刀盘状态进行无死角检测。所述机械臂系统包括第一摆动关节和第二摆动关节，该第一摆动关节为蛇形机械臂结构的第一节，固定在特定的底座上，第二摆动关节的前端可以安装照明、探视、检修以及清洗等设备。所述的第一摆动关节包括第一公关节1.2、第一母关节2.2、第一铰销座7.2和第一摆动油缸4.2；所述第一公关节1.2和第一母关节2.2的一侧边通过所述第一铰销座7.2连接，另一侧边通过所述第一摆动油缸4.2连接。所述第一公关节1.2和第一母关节2.2为圆筒状，所述第一铰销座7.2的一端固定在所述第一公关节1.2的内壁上，另一端固定在所述第一母关节2.2的内壁上，该第一铰销座7.2的旋转使所述第一公关节1.2与第一母关节2.2的轴线产生相对角度变化。同样地所述第一摆动油缸4.2的两端分别固定在所述第一公关节1.2和第一母关节2.2的内壁上，通过该第一摆动油缸4.2的伸缩和第一铰销座7.2的转动实现所述第一摆动关节的摆动。与所述第一摆动关节的结构相同，所述的第二摆动关节包括第二公关节1.1、第二母关节2.1、第二铰销座7.1和第二摆动油缸4.1；所述第二公关节1.1和第二母关节2.1的一侧边通过所述第二铰销座7.1连接，另一侧边通过所述第二摆动油缸4.1连接。所述第二公关节1.1和第二母关节2.1为圆筒状，所述第二铰销座7.1的一端固定在所述第二公关节1.1的内壁上，另一端固定在所述第二母关节2.1的内壁上，该第二铰销座7.1的旋转使所述第二公关节1.1与第二母关节2.1的轴线产生相对角度变化。同样地所述第二摆动油缸4.1的两端分别固定在所述第二公关节1.1和第二母关节2.1的内壁上，通过控制该第二摆动油缸4.1的伸缩和第二铰销座7.1的转动实现所述第二摆动关节的摆动。所述回转系统连接于所述第一摆动关节与第二摆动关节之间，包括回转支承3、小齿轮6和驱动电机5，请参阅图2和图3，所述的小齿轮6和驱动电机5设置有两组，分别关于所述回转支承3的中心对称布置。请参阅图3，所述回转支承3包括外圈3.1和内圈3.2；该内圈3.2嵌置于所述外圈3.1之中而且在该外圈3.1内作旋转运动。所述外圈3.1与所述第二公关节1.1通过螺栓固定连接，所述内圈3.2与所述第一母关节2.2通过螺栓固定连接；该内圈3.2的内侧设有内齿轮，所述驱动电机5固定连接于所述第二公关节1.1上，所述小齿轮6固定于该驱动电机5的输出轴上，所述内圈3.2的内齿轮同时与两只小齿轮6相啮合。所述驱动电机5驱动所述小齿轮6转动，该小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂，其特征在于：所述蛇形机械臂包括机械臂系

【技术特征摘要】
1.一种用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂，其特征在于：所述蛇形机械臂包括机械臂系统和回转系统，其中，机械臂系统实现所述蛇形机械臂的摆动运动，包括第一摆动关节和第二摆动关节，该第一摆动关节与底座固定连接，回转系统连接于该第一摆动关节与第二摆动关节之间且实现所述蛇形机械臂的回转运动；所述蛇形机械臂通过其摆动运动和回转运动实现在盾构刀盘空间范围内的全方位运动而对盾构刀盘状态进行无死角检测。2.如权利要求1所述的用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂，其特征在于：所述的第一摆动关节包括第一公关节、第一母关节、第一铰销座和第一摆动油缸，所述第一公关节和第一母关节的一侧边通过所述第一铰销座连接，另一侧边通过所述第一摆动油缸连接，通过第一摆动油缸的伸缩和第一铰销座的转动实现所述第一关节的摆动；所述的第二摆动关节包括第二公关节、第二母关节、第二铰销座和第二摆动油缸，所述第二公关节和第二母关节的一侧边通过所述第二铰销座连接，另一侧边通过所述第二摆动油缸连接，通过第二摆动油缸的伸缩和第二铰销座的转动实现所述第二关节的摆动。3.如权利要求2所述的用于盾构刀盘检测的蛇形机械臂，其特征在于：所述的回转系统包括回转支承、小齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨正，庄欠伟，吕建中，张弛，彭世宝，张成杰，吴兆宇，徐天明，袁玮皓，孙骏，李钦，陆杰，
申请(专利权)人：上海盾构设计试验研究中心有限公司，上海隧道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31