2024年2月22日发(作者:雷妙双)
凿岩机械气动工具(总第155期) GTC一50D多功能拆除机器人的研制 王飞,孙立,黄志远 (安徽惊天液压智控股份有限公司,安徽马鞍山243000) 摘要:GTC一50D型多功能拆除机器人是国内自主研发的一种电机驱动,用于高危环境下具有精细化作业 能力的新型高科技装备.本文对其系统结构、技术原理以及功能的实现进行了介绍,目前该型机器人样机已 经完成.实验结果证明了系统的可靠性和各项性能指标满足设计要求。 关键词:拆除机器人;多功能;电动 中图分类号:TP242.3 文献标志码:A Research and Development on the new Multi——function Demolition Robot WangFei,SunLi,HuangZhiYuan (Giant Hydraulic Tech Co.,Ltd.Anhui Anhui Ma’anshan,243000) Abstract:Type GTC-50D Multi-function demolition robots is an new high—tech demolition equipment of local design by self-reliance and featured in electric motor driven available today,it perfect for meticulous process capability in high-risk working environment.This paper presents the system structure,working principle and the realization of function.The prototype of the robot has been realized;experiments demonstrate the reliability of the system and all per— formance indexes are satisfied with the designed requirements. Keywords:Demolition robot;Remote—controlled;Electic rmotor GTC一50D多功能拆除机器人是一款通过遥 尤其是在地震、矿难、火灾抢险救援工作中以及 控进行全方位破碎、拆除作业的大功率作业机器 人。用于高危环境下具有精细化作业能力的新型 高科技装备。通过将负载反馈式电液比例系统、基 于CAN总线的数字式双向无线遥控系统,并装备 独特的5自由度作业机构,可以灵活地、精确地进 行全方位、远距离控制的破碎、拆除等作业。 GTC一50D多功能拆除机器人适用范围广, 可以用于在水泥行业中对各种炉窑的打壳、拆砖 核辐射、有毒有害气体、高温高压等场所。GTC一 50D多功能拆除机器人的研制成功,在上述各应 用领域中将产生重大的经济效益和社会效益。 1主要技术参数 (见表一、表二) 2系统组成 及拆除,冶金行业中对各种冶金炉、鱼雷罐车、钢 GTC一50D多功能拆除机器人.它集仿生技 包的打渣拆包及清理,以及在建筑行业对危旧建 筑物的拆除等劳动强度大.工作条件十分恶劣, 术、通信技术、控制技术、传感技术、机电液一体 化技术、冲击振动技术于一体,是机器人破拆技 收稿日期:2013—12—12 作者简介:孙立(1985一),男,甘肃天水人,工程师,本科。现从事拆除机器人的液压系统研发工作。 王飞,(1985一),男,安徽马鞍山人,工程师,本科。现从事拆除机器人的机械系统研发工作。 l 38 幺荣拓椒花 一一一一一 一一一一2014年第2期
GTC一15D多功能拆除机器人的研制 表1整机性能 表2液压系统 整车装备质量,kg 牵引力.kN 5ooO 21.6 ERRl00B—IS一25—20 油泵型号 流量.L/min 变量轴向柱塞泵 O—l35 行走速度.km/h 回转速度.rpm 接地比压.kPa 爬坡度 3.4(慢速)/4.5(快速) 6.8 52 30% 主阀 系统最大压力.MPa 负载敏感控制比例多路阀 25 回转马达 控制模式 控制 系统 摆线定量;行走马达;柱塞变量 闭环控制 便携式遥控器 无线有线 ,履带宽度.mm 工作状态 300 6300x2850x6400x3400 (长×宽X高X深),mm ABB M2BA200MLA三相异步电动机 动力系统 功率:30kw.转速:1474rpm 控制装置 控制方式 通讯模式 CAN总线的数字式无线双向通讯 术应用于实践的特种设备,其主要结构如图l, 主要由机械系统、动力系统、液压系统、传感与电 液比例控制系统、通信系统及照明系统等几部分 组成。 2.1机械系统 主要包括车体、行走机构、回转平台、多关节 1.作业属具2.小臂3.转锤油缸4.中臂5.小臂油缸6.中臂油缸7.液压系统8.大臂9.回转支承l0.控制系统 l1.配重I2.行走马达13.支腿油缸l4.蛙式支腿l5.照明系统l6.橡胶履带l7.回转马达l8.大臂油缸19.电机动力系统 图1 GTC一50D拆除机器人结构图 2014年第2期
凿岩机械气动工具(总第155期) 机械臂、工具头和液压支腿组成。车体分为上、下 车身两部分。上车内部安装动力系统(电动机)、 控制系统、无线通信系统、冷却系统和液压系统 等。下车由小型履带运动底盘(含四轮一带、行走 马达)、活动车架总成(通过油缸伸缩实现履带架 变幅)及4支液压支腿组成。上、下车之间的液压 通道经过中心回转接头连通。 考虑到破拆作业环境限制,使用清洁能源, 电动机器人采用电动机驱动。 2.3液压系统 机器人液压系统主要由负载敏感式变量柱 塞泵、负载敏感电比例多路阀、双作用式液压缸、 液压回转马达、行走马达、先导油源阀、平衡阀以 及其它液压元件组成。整个液压系统可以分为主 行走机构采用履带式结构.通过两个自身带 有制动器的液压马达分别驱动,液压马达设置高 速和低速档,最大行驶速度3.4(慢速)/4.5(快速) 液压回路和负载反馈液压回路两部分。多路换向 阀用于控制下车左右行走、前后支腿、工作臂4 支油缸、回转马达和液压属具。先导油源阀(序号 km/h,可根据现场机器人负重作业情况不同,选 择不同档位行走,行走快慢可远程无级调节。 多关节机械臂由大臂、中臂、小臂及相应的 16)用于控制履带伸缩和行走快慢速档切换。主 阀将负载(Ls口)与变量泵控制口相连,从而实 现泵阀负载敏感控制。 液压系统的主泵为轴向变量柱塞泵,应用负 载敏感控制技术,并选用负载敏感比例多路阀 驱动油缸组成,整体为串联成可变三角形机构。 回转机构主要由回转支承、回转平台、回转 马达、回转支架、中心回转接头等组成。可做 360。回转。 (阀前补偿方式)为系统的控制核心元件,使泵的 输出流量始终与负载需要相适应.从而使系统具 有良好的操作性能、节能和系统发热小等优点, 为增加机器人的中心支撑面积。保证机器人 的工作稳定性,车身前后安装有四只液压支腿, 前后左右对称布置。 2.2动力系统 故机器人的整体操作性能较好,机器人液压原理 图如2所示。 2.4传感与电比例控制系统 12 11 13 14 1.吸油过滤器2.电动机 3.负载敏感式变量柱塞 泵4.10联阀5.液压锤 6.大臂油缸7.中臂油缸 8.小臂油缸9.转锤油缸 11. 10.平台回转马达左行走马达马达12.右行走 13.前支腿油缸 l5.中心 14.后支腿油缸回转接头16.先导油源 阀17.水油散热器油过滤器 图2 GTC一5OD多 功能拆除机器人液压原 理图 18.回 2014年第2期
Gq’C一15D多』JJ能拆除机器人的研制 机器人液, 系统采用基于脉宽调制的电液 比例系统进行控制,组成电液比例控制系统的基 本元件有控制手柄、控制器、脉宽i周制(PWM)驱 现液压执行元件工作速度的比例调节 遥控手柄主要由双遥杆(万向)无线/有线信号 发射系统(遥控器)、无线/有线信号接收转换系统 组成。接收器安装在机架内,接收天线通过磁座放 动电路、电液比例阀及执行机构等部分。通过遥 控手俩发射控制信号,控制电液比例先导lijiI的输 }f{压力,控制主换向阀阀芯的开口位置,从而实 在机体外部,遥控器控制面板如下图3所示。 2.5通信系统 图3遥控器控制面板 通信是机器人必不可少的功能之一。通过通 3结论 信系统.机器人可以传递外部或者内部信息,完 成诸盘『l传感信息处理数据运算 为保证机器人控 制系统具有良好的响应特性和模块扩展性,机器 GTC-50D多功能拆除机器人样机已完成.为 了验证样机的性能指标,进行了一系列实验.试验 证明系统稳定可靠,各项性能指标达到设计要求、 GTC一50D多功能拆除机器人的开发和研制 人的通信系统采用CAN总线通信模式,利用红 外遥控技术建立集成了机器人的整个通信系统。 包括机器人通信接口、CAN总线控制器、遥控发 射器、遥控接收器等模块组成。 成功,打破了国外的技术垄断,填补了闰内在陔 领域的技术与生产空白,应刚前景广阔 参考文献 [1】罗铭,郝其昌.钱困忠.GTC一45型拆除机器人….建筑 执行机构 王衲信号 机械.2007(23):99—103. I 传感器 电比例阀 摇控发射器 『2l徐必勇.罗铭.G rRC一45型多功能遥控拆除机器人的 研制fj】.T程机械._201 1,(4):2-7. f31徐必勇,刘显成.罗铭.新型多功能拆除机器人的研制 【J】.建筑机械.2013(5):100—104. 『41刘金国.王越超,李斌等.灾难救援机器人研究现状、炎 l 主柄信号 摇控接收器 键性能及展望【J1.机械T程学报,2006,42(12):I-12. f5】徐正飞,徐存权.顿向明.ZXPJO1型消防机器人的研制 jT 图4控制系统组成框图 【J]_机器人,2002(2):159—1641. 【6】钱园忠,罗铭.拆除机器人在国外的研发现状及发展趋 势[J】.建筑机械,2007(15):20-22. 2014年第2期
2024年2月22日发(作者:雷妙双)
凿岩机械气动工具(总第155期) GTC一50D多功能拆除机器人的研制 王飞,孙立,黄志远 (安徽惊天液压智控股份有限公司,安徽马鞍山243000) 摘要:GTC一50D型多功能拆除机器人是国内自主研发的一种电机驱动,用于高危环境下具有精细化作业 能力的新型高科技装备.本文对其系统结构、技术原理以及功能的实现进行了介绍,目前该型机器人样机已 经完成.实验结果证明了系统的可靠性和各项性能指标满足设计要求。 关键词:拆除机器人;多功能;电动 中图分类号:TP242.3 文献标志码:A Research and Development on the new Multi——function Demolition Robot WangFei,SunLi,HuangZhiYuan (Giant Hydraulic Tech Co.,Ltd.Anhui Anhui Ma’anshan,243000) Abstract:Type GTC-50D Multi-function demolition robots is an new high—tech demolition equipment of local design by self-reliance and featured in electric motor driven available today,it perfect for meticulous process capability in high-risk working environment.This paper presents the system structure,working principle and the realization of function.The prototype of the robot has been realized;experiments demonstrate the reliability of the system and all per— formance indexes are satisfied with the designed requirements. Keywords:Demolition robot;Remote—controlled;Electic rmotor GTC一50D多功能拆除机器人是一款通过遥 尤其是在地震、矿难、火灾抢险救援工作中以及 控进行全方位破碎、拆除作业的大功率作业机器 人。用于高危环境下具有精细化作业能力的新型 高科技装备。通过将负载反馈式电液比例系统、基 于CAN总线的数字式双向无线遥控系统,并装备 独特的5自由度作业机构,可以灵活地、精确地进 行全方位、远距离控制的破碎、拆除等作业。 GTC一50D多功能拆除机器人适用范围广, 可以用于在水泥行业中对各种炉窑的打壳、拆砖 核辐射、有毒有害气体、高温高压等场所。GTC一 50D多功能拆除机器人的研制成功,在上述各应 用领域中将产生重大的经济效益和社会效益。 1主要技术参数 (见表一、表二) 2系统组成 及拆除,冶金行业中对各种冶金炉、鱼雷罐车、钢 GTC一50D多功能拆除机器人.它集仿生技 包的打渣拆包及清理,以及在建筑行业对危旧建 筑物的拆除等劳动强度大.工作条件十分恶劣, 术、通信技术、控制技术、传感技术、机电液一体 化技术、冲击振动技术于一体,是机器人破拆技 收稿日期:2013—12—12 作者简介:孙立(1985一),男,甘肃天水人,工程师,本科。现从事拆除机器人的液压系统研发工作。 王飞,(1985一),男,安徽马鞍山人,工程师,本科。现从事拆除机器人的机械系统研发工作。 l 38 幺荣拓椒花 一一一一一 一一一一2014年第2期
GTC一15D多功能拆除机器人的研制 表1整机性能 表2液压系统 整车装备质量,kg 牵引力.kN 5ooO 21.6 ERRl00B—IS一25—20 油泵型号 流量.L/min 变量轴向柱塞泵 O—l35 行走速度.km/h 回转速度.rpm 接地比压.kPa 爬坡度 3.4(慢速)/4.5(快速) 6.8 52 30% 主阀 系统最大压力.MPa 负载敏感控制比例多路阀 25 回转马达 控制模式 控制 系统 摆线定量;行走马达;柱塞变量 闭环控制 便携式遥控器 无线有线 ,履带宽度.mm 工作状态 300 6300x2850x6400x3400 (长×宽X高X深),mm ABB M2BA200MLA三相异步电动机 动力系统 功率:30kw.转速:1474rpm 控制装置 控制方式 通讯模式 CAN总线的数字式无线双向通讯 术应用于实践的特种设备,其主要结构如图l, 主要由机械系统、动力系统、液压系统、传感与电 液比例控制系统、通信系统及照明系统等几部分 组成。 2.1机械系统 主要包括车体、行走机构、回转平台、多关节 1.作业属具2.小臂3.转锤油缸4.中臂5.小臂油缸6.中臂油缸7.液压系统8.大臂9.回转支承l0.控制系统 l1.配重I2.行走马达13.支腿油缸l4.蛙式支腿l5.照明系统l6.橡胶履带l7.回转马达l8.大臂油缸19.电机动力系统 图1 GTC一50D拆除机器人结构图 2014年第2期
凿岩机械气动工具(总第155期) 机械臂、工具头和液压支腿组成。车体分为上、下 车身两部分。上车内部安装动力系统(电动机)、 控制系统、无线通信系统、冷却系统和液压系统 等。下车由小型履带运动底盘(含四轮一带、行走 马达)、活动车架总成(通过油缸伸缩实现履带架 变幅)及4支液压支腿组成。上、下车之间的液压 通道经过中心回转接头连通。 考虑到破拆作业环境限制,使用清洁能源, 电动机器人采用电动机驱动。 2.3液压系统 机器人液压系统主要由负载敏感式变量柱 塞泵、负载敏感电比例多路阀、双作用式液压缸、 液压回转马达、行走马达、先导油源阀、平衡阀以 及其它液压元件组成。整个液压系统可以分为主 行走机构采用履带式结构.通过两个自身带 有制动器的液压马达分别驱动,液压马达设置高 速和低速档,最大行驶速度3.4(慢速)/4.5(快速) 液压回路和负载反馈液压回路两部分。多路换向 阀用于控制下车左右行走、前后支腿、工作臂4 支油缸、回转马达和液压属具。先导油源阀(序号 km/h,可根据现场机器人负重作业情况不同,选 择不同档位行走,行走快慢可远程无级调节。 多关节机械臂由大臂、中臂、小臂及相应的 16)用于控制履带伸缩和行走快慢速档切换。主 阀将负载(Ls口)与变量泵控制口相连,从而实 现泵阀负载敏感控制。 液压系统的主泵为轴向变量柱塞泵,应用负 载敏感控制技术,并选用负载敏感比例多路阀 驱动油缸组成,整体为串联成可变三角形机构。 回转机构主要由回转支承、回转平台、回转 马达、回转支架、中心回转接头等组成。可做 360。回转。 (阀前补偿方式)为系统的控制核心元件,使泵的 输出流量始终与负载需要相适应.从而使系统具 有良好的操作性能、节能和系统发热小等优点, 为增加机器人的中心支撑面积。保证机器人 的工作稳定性,车身前后安装有四只液压支腿, 前后左右对称布置。 2.2动力系统 故机器人的整体操作性能较好,机器人液压原理 图如2所示。 2.4传感与电比例控制系统 12 11 13 14 1.吸油过滤器2.电动机 3.负载敏感式变量柱塞 泵4.10联阀5.液压锤 6.大臂油缸7.中臂油缸 8.小臂油缸9.转锤油缸 11. 10.平台回转马达左行走马达马达12.右行走 13.前支腿油缸 l5.中心 14.后支腿油缸回转接头16.先导油源 阀17.水油散热器油过滤器 图2 GTC一5OD多 功能拆除机器人液压原 理图 18.回 2014年第2期
Gq’C一15D多』JJ能拆除机器人的研制 机器人液, 系统采用基于脉宽调制的电液 比例系统进行控制,组成电液比例控制系统的基 本元件有控制手柄、控制器、脉宽i周制(PWM)驱 现液压执行元件工作速度的比例调节 遥控手柄主要由双遥杆(万向)无线/有线信号 发射系统(遥控器)、无线/有线信号接收转换系统 组成。接收器安装在机架内,接收天线通过磁座放 动电路、电液比例阀及执行机构等部分。通过遥 控手俩发射控制信号,控制电液比例先导lijiI的输 }f{压力,控制主换向阀阀芯的开口位置,从而实 在机体外部,遥控器控制面板如下图3所示。 2.5通信系统 图3遥控器控制面板 通信是机器人必不可少的功能之一。通过通 3结论 信系统.机器人可以传递外部或者内部信息,完 成诸盘『l传感信息处理数据运算 为保证机器人控 制系统具有良好的响应特性和模块扩展性,机器 GTC-50D多功能拆除机器人样机已完成.为 了验证样机的性能指标,进行了一系列实验.试验 证明系统稳定可靠,各项性能指标达到设计要求、 GTC一50D多功能拆除机器人的开发和研制 人的通信系统采用CAN总线通信模式,利用红 外遥控技术建立集成了机器人的整个通信系统。 包括机器人通信接口、CAN总线控制器、遥控发 射器、遥控接收器等模块组成。 成功,打破了国外的技术垄断,填补了闰内在陔 领域的技术与生产空白,应刚前景广阔 参考文献 [1】罗铭,郝其昌.钱困忠.GTC一45型拆除机器人….建筑 执行机构 王衲信号 机械.2007(23):99—103. I 传感器 电比例阀 摇控发射器 『2l徐必勇.罗铭.G rRC一45型多功能遥控拆除机器人的 研制fj】.T程机械._201 1,(4):2-7. f31徐必勇,刘显成.罗铭.新型多功能拆除机器人的研制 【J】.建筑机械.2013(5):100—104. 『41刘金国.王越超,李斌等.灾难救援机器人研究现状、炎 l 主柄信号 摇控接收器 键性能及展望【J1.机械T程学报,2006,42(12):I-12. f5】徐正飞,徐存权.顿向明.ZXPJO1型消防机器人的研制 jT 图4控制系统组成框图 【J]_机器人,2002(2):159—1641. 【6】钱园忠,罗铭.拆除机器人在国外的研发现状及发展趋 势[J】.建筑机械,2007(15):20-22. 2014年第2期