РОБОТ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ НА ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ

Область техники, к которой относится полезная модель
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.
Уровень техники
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.
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.
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.
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.
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.
Раскрытие полезной модели
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.
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.
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).
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.
Рабочий орган размещается на устройстве и управляется через стандартизированные промышленные интерфейсы.
Осуществление полезной модели
Пример 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.
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.
После чего уже возможна настройка режима работы всего устройства, исходя из необходимых задач.