本发明涉及复杂表面柔性抛光自动化设备领域，更具体的说，尤其涉及一种用于大型复杂曲面的柔性抛光功能模块。
背景技术：
大型曲面在如今的高端工业制造领域有着极其广泛的应用，例如大型飞机叶片、轮船潜艇叶片、航空航天推进装置等，而随着对设备稳定性、安全性的提高，对大型曲面表面质量的要求越来越高，所以对大型曲面的精密抛光就具有重要的意义。而纵观当前对大型复杂曲面的抛光工作，大多还采用人工抛光，人力成本高，工作效率极低。而极少数的抛光自动化设备，仅能对平面和简单曲面进行抛光工作，对于复杂表面抛光会出现设备爬行不稳定、抛光不彻底的问题。随着对叶片精度和加工效率的要求不断提高，急需一种能够适用于各种自动化设备上，能对复杂表面进行柔性加工的功能模块。所以，设计一种用于复杂表面的柔性抛光功能模块使自动化设备实现高效、连续的完成大型复杂表面抛光工作显得尤为必要。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决现有的大型复杂表面抛光机构行进不稳定、抛光不彻底的问题，提出了一种用于大型复杂曲面的柔性抛光功能模块，能够高效、连续的完成大型复杂表面抛光工作。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种用于大型复杂曲面的柔性抛光功能模块，包括母体连接板、第一缓冲装置、第二缓冲装置、爬行模块和抛光模块，
所述母体连接板上设置有用于与自动化装备母体连接的通孔、用于连接第一缓冲装置的第一缓冲弹簧的两个第一盲孔和垂直于母体连接板设置的两个第一轴承座；
所述第一缓冲装置包括第一支撑板、两个第一轴承、第一转轴、第一竖板、两个第二轴承座、第一卡簧和两个第一缓冲弹簧，第一竖板垂直安装在第一支撑板上方，两个第二轴承座垂直安装在第一支撑板下方，所述第一竖板的中部设置有通孔，第一转轴以过盈配合的方式安装在第一竖板的通孔内，且第一转轴通过安装在第一竖板的通孔内的第一卡簧进行限位，两个第一轴承分别以过盈配合的方式安装在母体连接板上的两个第一轴承座上，第一转轴的两端分别通过两个第一轴承支撑在两个第一轴承座上；所述第一支撑板的上表面设置有两个第二盲孔，两个第一缓冲弹簧竖直安装在第一支撑板和母体连接板之间，两个第一缓冲弹簧的上端分别安装在母体连接板的两个第一盲孔内，两个第一缓冲弹簧的下端分别安装在第一支撑板上表面的上的两个第二盲孔内；所述第一支撑板的下表面还设置有用于连接第二缓冲装置的第二缓冲弹簧的两个第三盲孔，两个第三盲孔的连心线与两个第二盲孔的连心线互相垂直；
所述第二缓冲装置包括第二支撑板、两个第二轴承、第二转轴、第二竖板、第二卡簧和两个第二缓冲弹簧，第二竖板垂直安装在第二支撑板上方，所述第二竖板的中部设置有通孔，第二转轴一过盈配合的方式安装在第二竖板的通孔内，第二转轴通过安装在第一竖板的通孔内的第二卡簧进行限位，两个第二轴承分别以过盈配合的方式安装在第一缓冲装置的两个第二轴承座上，第二转轴的两端分别通过两个第二轴承支撑在两个第二轴承座上；所述第二支撑板的上表面设置有两个第四盲孔，两个第二缓冲弹簧竖直安装在第一支撑板和第二支撑板之间，两个第二缓冲弹簧的上端分别安装在第一支持板的两个第三盲孔内，两个第二缓冲弹簧的下端分别安装在第二支撑板的两个第四盲孔内；
所述爬行模块包括驱动电机、传动轴、主动轮和从动轮，所述第二支撑板底部前后分别安装有一对主动轮和一对从动轮，驱动电机固定在第二支撑板底部，驱动电机的输出轴通过安装在第二支撑板底部的第三轴承座进行支撑，驱动电机的输出轴的端部连接主动轮，所述传动轴通过安装在第二支撑板底部的第四轴承座进行支撑，传动轴的一端穿过第四轴承座，从动轮安装在传动轴伸出第四轴承座的部分上；
所述抛光模块包括抛光电机、气囊连接头、气囊和卡箍，所述抛光电机安装在第二支撑板底部的中心位置，抛光电机的输出轴背离第二支撑板的方向，气囊连接头的一端与抛光电机的输出轴连接，气囊通过卡箍固定在气囊连接头的另一端，气囊连接头上设置有用于向气囊内充气的管道，该管道的充气口连接外置充气设备。
进一步的，所述抛光模块的管道的充气口安装在抛光电机上。
本发明的工作原理在于：该装置的工作模式主要是包括平面抛光模式和复杂表面抛光模式。
在平面工作模式中，爬行模块中的一对主动轮和一对从动轮均可以接触在平面上平稳运行，不会产生倾覆力矩，第一缓冲装置和第二缓冲装置中的第一缓冲弹簧、第二缓冲弹簧都不发生变形，整个机构垂直稳定运行。抛光模块中的抛光电机上的进气口通入恒压压缩空气，给气囊充气。启动抛光电机，通过气囊连接头带动气囊发生高速旋转，对气囊所接触的表面进行抛光工作，同时随着爬行模块中驱动电机转动，通过驱动电机的电机输出轴以及传动轴带动主动轮和从动轮进行转动，实现整个机构在平面上的行进。随着机构的行进，抛光模块可对机构行进路线上的表面其他部分进行抛光。
在复杂表面工作模式中，由于表面的具有不可控制的曲率，爬行模块中的一对主动轮和一对从动轮不能平稳接触到表面上，整个机构受力不均匀，产生倾覆力矩，爬行机构发生偏转，根据所受力矩的方向，第一缓冲装置与第二缓冲装置中的第一转轴，第二转轴发生旋转，直到主动轮和从动轮再次以最合适的姿态接触到复杂表面上。同时，爬行模块中的驱动电机转动，通过电机输出轴以及传动轴带动轮胎转动，实现整个机构在复杂表面上的行进。当通过当前复杂表面工作区域后，由于第一缓冲装置和第二缓冲装置中第一缓冲弹簧、第二缓冲弹簧回复力的作用，整个机构恢复到平面工作模式的状态，直到再次遇到曲率变化表面，在倾覆力矩的影响下发生适应性变形。在机构在整个爬行过程中，抛光模块中的抛光电机上的进气口通入恒压压缩空气，给气囊充气。启动抛光电机，通过气囊连接头带动气囊发生高速旋转，对气囊所接触的表面进行抛光工作，同时随着爬行模块的行进，实现整个机构在平面上的行进。随着整个机构的行进，抛光模块可对机构行进路线上的表面其他部分进行抛光。
本发明的整体工作过程：本发明一般安装在用于复杂表面(半球面、圆柱面或自由表面)抛光工作的机器人或自动化设备多个末端，在抛光机器人遇到复杂表面时，爬行机构都根据自身所处位置受到的倾覆力矩，通过第一缓冲装置和第二缓冲装置中第一缓冲弹簧、第二缓冲弹簧发生适应性变形，从而调整自身姿态，使整个设备达到最适合爬行的姿态，并时刻根据受力的变化调整姿态，从而实现在复杂表面的稳定爬行。在机构爬行的同时，抛光模块一直保持在工作状态，对爬行经过的表面进行抛光，从而实现对复杂表面的抛光工作。
本发明的有益效果在于：本发明可以用于复杂表面、曲面进行抛光作业的自动化设备领域；通过母体连接板适配到各种自动化设备末端，通过第一缓冲装置和第二缓冲装置进行姿态调整，通过爬行模块实现在复杂表面的爬行，通过抛光模块实现在复杂表面的抛光工作；多个该装置的配合，可以通过各自调整姿态，使整个设备达到在任何复杂表面实现稳定爬行和彻底抛光。
附图说明
图1是本发明一种用于大型复杂曲面的柔性抛光功能模块的主视图。
图2是本发明一种用于大型复杂曲面的柔性抛光功能模块的后视图。
图3是本发明一种用于大型复杂曲面的柔性抛光功能模块的右视图。
图4是本发明一种用于大型复杂曲面的柔性抛光功能模块的三维视图。
图5是本发明母体连接板的结构示意图。
图6是本发明第一缓冲装置的第一支撑板、第一竖板与第二轴承座的结构示意图。
图7是本发明第二缓冲装置的第二竖板、第二支撑板和第三轴承座的结构示意图。
图中，1-母体连接板、2-第一缓冲装置、3-第二缓冲装置、4-爬行模块、5-抛光模块、11-第一轴承座、12-第一盲孔、21-第一轴承、22-第一支撑板、23-第一转轴、24-第一卡簧、25-第一缓冲弹簧、26-第一竖板、27-第二轴承座、28-第二盲孔、29-第三盲孔、31-第二轴承、32-第二支撑板、33-第二转轴、34-第二卡簧、35-第二缓冲弹簧、36-第二竖板、37-第三轴承座、38-第四盲孔、41-第三轴承、42-驱动电机、43-传动轴、44-主动轮、45-从动轮、46-第四轴承座、51-抛光电机、52-气囊连接头、53-气囊，54-卡箍。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～7所示，一种用于大型复杂曲面的柔性抛光功能模块，一种用于大型复杂曲面的柔性抛光功能模块，包括母体连接板1、第一缓冲装置2、第二缓冲装置3、爬行模块4和抛光模块5。所述母体连接板1上设置有用于与自动化装备母体连接的通孔、用于连接第一缓冲装置2的第一缓冲弹簧25的两个第一盲孔12和垂直于母体连接板1设置的两个第一轴承座11。
所述第一缓冲装置2包括第一支撑板22、两个第一轴承21、第一转轴23、第一竖板26、两个第二轴承座27、第一卡簧24和两个第一缓冲弹簧25，第一竖板26垂直安装在第一支撑板22上方，两个第二轴承座27垂直安装在第一支撑板22下方，所述第一竖板26的中部设置有通孔，第一转轴23以过盈配合的方式安装在第一竖板26的通孔内，且第一转轴23通过安装在第一竖板26的通孔内的第一卡簧24进行限位，两个第一轴承21分别以过盈配合的方式安装在母体连接板1上的两个第一轴承座11上，第一转轴23的两端分别通过两个第一轴承21支撑在两个第一轴承座11上；所述第一支撑板22的上表面设置有两个第二盲孔28，两个第一缓冲弹簧25竖直安装在第一支撑板22和母体连接板1之间，两个第一缓冲弹簧25的上端分别安装在母体连接板1的两个第一盲孔12内，两个第一缓冲弹簧25的下端分别安装在第一支撑板22上表面的上的两个第二盲孔28内；所述第一支撑板22的下表面还设置有用于连接第二缓冲装置3的第二缓冲弹簧35的两个第三盲孔29，两个第三盲孔29的连心线与两个第二盲孔28的连心线互相垂直。
所述第二缓冲装置3包括第二支撑板32、两个第二轴承31、第二转轴33、第二竖板36、第二卡簧34和两个第二缓冲弹簧35，第二竖板36垂直安装在第二支撑板32上方，所述第二竖板36的中部设置有通孔，第二转轴33一过盈配合的方式安装在第二竖板36的通孔内，第二转轴33通过安装在第一竖板26的通孔内的第二卡簧34进行限位，两个第二轴承31分别以过盈配合的方式安装在第一缓冲装置2的两个第二轴承座27上，第二转轴33的两端分别通过两个第二轴承31支撑在两个第二轴承座27上；所述第二支撑板32的上表面设置有两个第四盲孔38，两个第二缓冲弹簧35竖直安装在第一支撑板22和第二支撑板32之间，两个第二缓冲弹簧35的上端分别安装在第一支持板的两个第三盲孔29内，两个第二缓冲弹簧35的下端分别安装在第二支撑板32的两个第四盲孔38内。
所述爬行模块4包括驱动电机42、传动轴43、主动轮44和从动轮45，所述第二支撑板32底部前后分别安装有一对主动轮44和一对从动轮45，驱动电机42固定在第二支撑板32底部，驱动电机42的输出轴通过安装在第二支撑板32底部的第三轴承座37进行支撑，第三轴承41安装在第三轴承座37内，驱动电机42的输出轴的端部连接主动轮44，所述传动轴43通过安装在第二支撑板32底部的第四轴承座46进行支撑，传动轴43的一端穿过第四轴承座46，从动轮45安装在传动轴43伸出第四轴承座46的部分上。
所述抛光模块5包括抛光电机51、气囊连接头52、气囊53和卡箍54，所述抛光电机51安装在第二支撑板32底部的中心位置，抛光电机51的输出轴背离第二支撑板32的方向，气囊连接头52的一端与抛光电机51的输出轴连接，气囊53通过卡箍54固定在气囊连接头52的另一端，气囊连接头52上设置有用于向气囊53内充气的管道，该管道的充气口连接外置充气设备。
所述抛光模块的管道的充气口安装在抛光电机51上。
本发明的工作原理在于：该装置的工作模式主要是包括平面抛光模式和复杂表面抛光模式。
在平面工作模式中，爬行模块4中的一对主动轮44和一对从动轮45均可以接触在平面上平稳运行，不会产生倾覆力矩，第一缓冲装置2和第二缓冲装置3中的第一缓冲弹簧25、第二缓冲弹簧35都不发生变形，整个机构垂直稳定运行。抛光模块5中的抛光电机51上的进气口通入恒压压缩空气，给气囊53充气。启动抛光电机51，通过气囊连接头52带动气囊53发生高速旋转，对气囊53所接触的表面进行抛光工作，同时随着爬行模块4中驱动电机42转动，通过驱动电机42的电机输出轴以及传动轴带动主动轮44和从动轮45进行转动，实现整个机构在平面上的行进。随着机构的行进，抛光模块5可对机构行进路线上的表面其他部分进行抛光。
在复杂表面工作模式中，由于表面的具有不可控制的曲率，爬行模块4中的一对主动轮44和一对从动轮45不能平稳接触到表面上，整个机构受力不均匀，产生倾覆力矩，爬行机构发生偏转，根据所受力矩的方向，第一缓冲装置2与第二缓冲装置3中的第一转轴23，第二转轴33发生旋转，直到主动轮44和从动轮45再次以最合适的姿态接触到复杂表面上。同时，爬行模块4中的驱动电机42转动，通过电机输出轴以及传动轴带动轮胎转动，实现整个机构在复杂表面上的行进。当通过当前复杂表面工作区域后，由于第一缓冲装置2和第二缓冲装置3中第一缓冲弹簧25、第二缓冲弹簧35回复力的作用，整个机构恢复到平面工作模式的状态，直到再次遇到曲率变化表面，在倾覆力矩的影响下发生适应性变形。在机构在整个爬行过程中，抛光模块5中的抛光电机51上的进气口通入恒压压缩空气，给气囊53充气。启动抛光电机51，通过气囊连接头52带动气囊53发生高速旋转，对气囊53所接触的表面进行抛光工作，同时随着爬行模块4的行进，实现整个机构在平面上的行进。随着整个机构的行进，抛光模块5可对机构行进路线上的表面其他部分进行抛光。
本发明的整体工作过程：本发明一般安装在用于复杂表面(半球面、圆柱面或自由表面)抛光工作的机器人或自动化设备多个末端，在抛光机器人遇到复杂表面时，爬行机构都根据自身所处位置受到的倾覆力矩，通过第一缓冲装置2和第二缓冲装置3中第一缓冲弹簧25、第二缓冲弹簧35发生适应性变形，从而调整自身姿态，使整个设备达到最适合爬行的姿态，并时刻根据受力的变化调整姿态，从而实现在复杂表面的稳定爬行。在机构爬行的同时，抛光模块5一直保持在工作状态，对爬行经过的表面进行抛光，从而实现对复杂表面的抛光工作。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。