[发明专利]一种航空发动机叶片原位检测机器人及其运动方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机叶片原位检测机器人及其运动方法。原位检测机器人包括检测机器人、定位机械臂以及移动小车。检测机器人包括3个弯曲可控的绳驱动连续体机器人。其中一个绳驱动连续体机器人为介入连续体机器人，用于安全、快速地通过狭窄细长的多级叶片环境；余下两个检测机器人则为安装在介入连续体机器人末端的两个柔性操作臂，通过两个柔性操作臂间的相互协调运动，实现对叶片缺陷的全方位精确检测。本发明能够在复杂狭窄的多级叶片环境中实现主动的弯曲变形和精确定位，避免了发动机繁琐的拆解过程，实现对发动机叶片缺陷的原位检测，提高检测的效率和质量。

技术领域

本发明涉及检测机器人领域，属于航空设备检测装备技术领域。

背景技术

航空工业是一个国家科技水平的综合象征，是维护国家空间资源和领空安全的重要基石。作为航空设备核心部件的航空发动机的安全性和可靠性对于飞行安全有着决定性的作用。若在飞行过程中航空发动机出现故障，如叶片停机，叶片磨损脱落等，将会造成不可挽回的灾难。同时，航空发动机叶片长期工作在高温、高压、高速和强振环境中，高温氧化、机械摩擦和环境腐蚀等将加快叶片的损坏，降低叶片的使用寿命，从而增加发动机发生故障的概率。

但目前针对发动机内部叶片的检测方式多以人工检测为主，对于发动机内部及后级叶片上的缺陷检测，需要对发动机进行繁琐的拆解过程，其检测效率低，维修成本高。目前常用的航空发动机检测设备多采用刚性器械，其自由度少，灵活性差，检测质量低。同时刚性器械体积庞大，柔顺性差，难以满足发动机复杂封闭环境的检测需求。另外叶片缺陷的精确定位和检测是其检测效果优劣的关键，但目前检测器械姿态调节范围小且多为被动式调节，存在检测盲区，检测质量差。

因此，需要研发一种新的设备来解决上述问题。

发明内容

为避免对发动机复杂繁琐的拆检过程，实现对内部后级叶片的原位检测，提高叶片缺陷检测的效率和质量，保证飞机分行的安全性和可靠性，本发明提出一种航空发动机叶片原位检测机器人及其运动方法。

为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：

一种航空发动机叶片原位检测机器人，包括检测机器人、定位机械臂、移动小车及绳索驱动控制系统； 其中：

所述的检测机器人，包括介入连续体机器人、持镜柔性机器人以及超声探测柔性机器人；

所述的绳索驱动控制系统，包括伺服电机、联轴器、电机绕线轴、绳索驱动控制箱、驱动绳索、导向板、绳索导向基座及绳索导向管；其中，所述绳索导向管内部包裹有多组绳索驱动套索，每根绳索驱动套索内部均为对应的驱动绳索提供运行通道；

所述绳索导向管通过导向管固定扣固定在定位机械臂上；所述驱动绳索通过导向板后与电机绕线轴相连；所述导向板与驱动电机支架固连；所述绳索导向管与绳索导向基座相连，绳索导向基座与绳索驱动控制箱固定；所述电机绕线轴通过联轴器与伺服电机相连；所述伺服电机固定在驱动电机支架上；所述驱动电机支架与移动小车的上盖相连；

驱动绳索包括三组，对应为第一组驱动绳索、第二组驱动绳索、第三组驱动绳索；

所述介入连续体机器人固定在定位机械臂的末端连接盘上，第一组驱动绳索的一端与介入连续体机器人的末端固定，另一端通过绳索导向管后与电机绕线轴相连；

上述持镜柔性机器人固定在介入连续体机器人末端连接盘上，第二组驱动绳索的一端固定在持镜柔性机器人末端，另一端依次通过介入连续体机器人的中间腔道、绳索导向管后与电机绕线轴相连；其中所述持镜柔性机器人末端装有能够对叶片缺陷进行全方位检测的光纤内镜；

上述超声探测柔性机器人固定在介入连续体机器人末端连接盘上，第三组驱动绳索一端固定在超声探测柔性机器人末端，另一端依次通过介入连续体机器人的中间腔道、绳索导向管后与电机绕线轴相连；所述超声探测柔性机器人末端装有能够对叶片缺陷进行精准检测的超声探头；