一种大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，包括移动模块、第二执行单元和研抛头；所述研抛头包括研抛固定架和马达，所述研抛固定架安装在第二执行单元拉伸杆上；所述马达安装在研抛固定架上；所述移动模块包括平移机构和升降机构，可以三维空间移动；所述移动模块上安装第二执行单元。本发明专利技术可以提供一种可以连续移动加工、有较高加工精度且控制相对简单的研抛机器人。

An adsorptive mobile polishing robot for machining large free-form surfaces

The invention provides an adsorptive mobile polishing robot for large-scale free-form surface processing, which comprises a mobile module, a second executing unit and a polishing head; the polishing head comprises a polishing fixture and a motor, the polishing fixture is installed on the stretching rod of the second executing unit; the motor is installed on the polishing fixture; and the moving head is composed of a polishing fixture and a motor. The moving module includes a translation mechanism and a lifting mechanism, which can move in three-dimensional space. A second executing unit is installed on the moving module. The invention can provide a polishing robot with continuous mobile processing, high processing accuracy and relatively simple control.

【技术实现步骤摘要】
一种大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人
本专利技术涉及工业机器人设备领域或者自动化打磨领域，特别涉及一种大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人。
技术介绍
近年来，随着计算机技术和现代控制理论等相关科技的高速发展，以高速加工中心为代表的柔性加工日趋完善，已实现了自由曲面自动化加工。为了降低曲面的制造成本，缩短制造周期，在20世纪80年代末期，工业发达国家就相继开展了自由曲面研抛加工自动化的研究工作，普遍的做法是将专门设计的研抛装置安装在数控机床或工业机器人上来代替工人的手工操作，开发了基于数控机床或工业机器人的自动研抛系统。目前，各类研抛设备很少应用于大型自由曲面的研抛加工，诸如对特大型螺旋桨表面的以及船体焊缝两侧表面的研抛加工。对于大型自由曲面来说，其研磨抛光基本上都是依靠工人手持研抛工具完成的。一方面，手工研抛加工不仅费时、费力、效率低下；另一方面，曲面的加工精度完全凭借工人的经验程度，加工质量不稳定，难以满足对大型自由曲面低成本、短周期和高质量的加工要求。摆脱该类困境的方法是研究和开发适合的自动化精整加工新设备，以实现自由曲面光整加工的自动化程度。为满足大型自由曲面自动化研抛加工的需要，目前迫切需要开发一种基于崭新技术思想的自动研抛加工新技术和装备，利用小型移动研抛机器人对大型自由曲面进行精整加工就是一种创新型的加工方式，打破了由大型设备加工大型自由曲面的传统。经对现有技术文献的检索发现，申请号为201410123106.0的中国专利公开了一种自由曲面机器人打磨系统，该机器人通过气动主轴的气动马达使打磨工具高速转动，再由工业机器人带动打磨工具按照规划路径进行打磨。但在该打磨系统中通过工业机器人来夹持打磨工具，其加工范围由工业机器人的臂长所决定，若为增加作业空间而增加机器人的手臂长度又会引起精度和刚度的不足，因此不太适用于大型自由曲面的自动化研抛加工。申请号为201610014074.X的中国专利公开了一种曲面自动研抛设备，机器人倒挂在桥架上，由桥架实现平面上任意点的移动，在机器人本体的下方设有工作台，所述机器人本体上装有研抛工具，该专利技术能够实现自动连续研抛，解决了自动研抛加工受加工零件尺寸形状及加工行程制约的问题，但这种研抛设备在研抛作业中，不能实时的调整研抛工具的姿势，只能依靠弹性抛光轮来被动的适应曲面的变化，这无疑降低了自由曲面的加工精度。申请号为200710056092.5的中国专利公开了一种大型曲面自主研抛的微小机器人，该机器人包括行走模块和研抛工具模块，该专利技术利用微小机器人在模具大型自由曲面上的自主定位规划，实现小型设备对大型曲面的光整加工，但该机器人在曲面上移动时需要对行走模块进行实时控制，以保证在不同的曲面移动速度要始终保持一致，这给整个系统的控制带来了很大的难度。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，提供一种可连续移动加工、有较高加工精度且控制相对简单的研抛机器人。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，包括移动模块、第二执行单元和研抛头；所述研抛头包括研抛固定架和马达，所述研抛固定架安装在第二执行单元拉伸杆上；所述马达安装在研抛固定架上；所述移动模块包括平移机构和升降机构，可以三维空间移动；所述移动模块上安装第二执行单元。进一步，所述平移机构包括第一直线滑台组和第二直线滑台组，所述第一直线滑台组的滑台与第二直线滑台组的滑台连接；所述第一直线滑台组和第二直线滑台组的两端分别安装升降机构。进一步，所述升降机构包括第一执行单元、固定连接件、吸盘底座和真空吸盘；所述第一直线滑台组和第二直线滑台组的两端分别设有固定连接件，所述第一执行单元与所述固定连接件连接，所述吸盘底座与所述第一执行单元的拉伸杆连接，所述真空吸盘与所述吸盘底座连接。进一步，所述第一执行单元为抗扭气缸；所述第二执行单元为低摩擦导杆气缸；所述第一直线滑台和第二直线滑台均为磁耦气缸。进一步，所述研抛固定架包括研抛支架盖板、研抛支架底板、研抛支架和第一关节轴承；所述研抛支架盖板与第二执行单元拉伸杆连接，所述研抛支架底板内设有第一关节轴承，所述第一关节轴承内安装所述马达的输出端；所述研抛支架盖板和研抛支架底板之间通过若干研抛支架连接。进一步，还包括角度调节装置，若干所述角度调节装置均布安装在研抛固定架，用调节所述马达的角度。进一步，所述角度调节装置包括第三执行单元和第二关节轴承，所述研抛支架内设有第二关节轴承，所述第三执行单元壳体与所述第二关节轴承之间为过盈配合，所述第三执行单元与所述马达外壳连接。进一步，还包括位移检测装置，所述位移检测装置安装在研抛支架上。进一步，还包括控制系统，所述控制系统与位移检测装置、第三执行单元的电磁阀连接。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术所述大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，移动模块实现了该机器人的移动和研抛头的连续直线运动，加工效率得到了提高。2.本专利技术所述大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，通过位移检测装置对第三执行单元实行相应的驱动控制，从而不断地调整马达的摆动角度，使得研抛压力始终保持在被加工表面的法线方向上，并且研抛压力可控，提高了加工质量。3.本专利技术所述大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，依靠真空吸盘吸附在各种类型的曲面上，研抛工具可自适应曲面的变化，滑台只需匀速移动即可，降低了对移动模块的控制难度。4.本专利技术所述大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，该机器人组成部分大多为标准件且在最优实施例中机器人采用气动方式进行自动化研抛作业，结构简单，整体重量轻，成本较低。5.本专利技术所述大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，通过不同的路径规划和调节相应的控制参数，即可适应各种大型自由曲面的研抛加工，柔性化程度高。附图说明图1为本专利技术所述大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人的总装图。图2为本专利技术所述移动模块的三维图。图3为本专利技术所述研抛头的三维图。图4为本专利技术所述研抛头的剖视图。图中：100-移动模块；101-真空吸盘；102-吸盘底座；103-第一执行单元；104-固定连接件；105-第一直线滑台；106-第二直线滑台；201-安装支架；202-第二执行单元；210-研抛头；211-第三执行单元；212-激光位移传感器；213-研抛支架；214-马达；215-第一关节轴承；216-第二关节轴承；217-研抛支架盖板。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1所示，本专利技术所述的大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，包括移动模块100、第二执行单元202和研抛头210；所述研抛头210包括研抛固定架和马达214，所述研抛固定架安装在第二执行单元202拉伸杆上；所述马达214安装在研抛固定架上。如图2所示，所述移动模块100包括平移机构和升降机构，可以三维空间移动；所述移动模块100上通过安装支架201安装第二执行单元202。所述平移机构包括第一直线滑台组105和第二直线滑台组106，第一直线滑台组105的滑台与第二直线滑台组106滑台连接；所述第一直线滑台组105和第二直线滑台组106的两端分别安装升降机构。所述升降机构包括第一执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，其特征在于，包括移动模块(100)、第二执行单元(202)和研抛头(210)；所述研抛头(210)包括研抛固定架和马达(214)，所述研抛固定架安装在第二执行单元(202)拉伸杆上；所述马达(214)安装在研抛固定架上；所述移动模块(100)包括平移机构和升降机构，可以三维空间移动；所述移动模块(100)上安装第二执行单元(202)。

【技术特征摘要】
1.一种大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，其特征在于，包括移动模块(100)、第二执行单元(202)和研抛头(210)；所述研抛头(210)包括研抛固定架和马达(214)，所述研抛固定架安装在第二执行单元(202)拉伸杆上；所述马达(214)安装在研抛固定架上；所述移动模块(100)包括平移机构和升降机构，可以三维空间移动；所述移动模块(100)上安装第二执行单元(202)。2.根据权利要求1所述的大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，其特征在于，所述平移机构包括第一直线滑台组(105)和第二直线滑台组(106)，所述第一直线滑台组(105)的滑台与第二直线滑台组(106)的滑台连接；所述第一直线滑台组(105)和第二直线滑台组(106)的两端分别安装升降机构。3.根据权利要求2所述的大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，其特征在于，所述升降机构包括第一执行单元(103)、固定连接件(104)、吸盘底座(102)和真空吸盘(101)；所述第一直线滑台组(105)和第二直线滑台组(106)的两端分别设有固定连接件(104)，所述第一执行单元(103)与所述固定连接件(104)连接，所述吸盘底座(102)与所述第一执行单元(103)的拉伸杆连接，所述真空吸盘(101)与所述吸盘底座(102)连接。4.根据权利要求2所述的大型自由曲面加工的吸附移动研抛机器人，其特征在于，所述第一执行单元(103)为抗扭气缸；所述第二执行单元(202)为低摩擦导杆气缸；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱鹏飞，夏鹏，鲁东，谢方伟，顾振业，刘阳，王越，刘业辉，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32