一种基于移动机器人的智能制造系统及方法技术方案

一种基于移动机器人的智能制造系统及方法，属于智能制造技术领域。本发明专利技术将三维工艺设计系统、制造执行系统、机器人编程与仿真系统、智能移动装备协同控制系统、机器人控制系统、制造信息融合与分析系统有机集成，支撑了基于移动机器人的大型产品原位制造，提升了大型高精密产品制造效率和质量、降低了生产成本，解决了大型高精密产品加工过程中存在的加工范围受限、工艺过程复杂、质量不稳定、过程控制困难、生产周期长、难以交叉并行等问题。

An Intelligent Manufacturing System and Method Based on Mobile Robot

An intelligent manufacturing system and method based on mobile robot belongs to the field of intelligent manufacturing technology. The invention integrates three-dimensional process planning system, manufacturing execution system, robot programming and simulation system, intelligent mobile equipment cooperative control system, robot control system, manufacturing information fusion and analysis system, supports in-situ manufacturing of large-scale products based on mobile robots, improves manufacturing efficiency and quality of large-scale high-precision products, reduces production costs, and solves the problem. There are some problems in the processing of large and high precision products, such as limited processing range, complex process, unstable quality, difficult process control, long production cycle and difficult to cross and parallel.

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动机器人的智能制造系统及方法
本专利技术涉及一种基于移动机器人的智能制造系统及方法，属于智能制造

技术介绍
在大型高精密装备制造领域，其产品结构往往由一个大型主结构产品及多个附属小结构产品组成，对于结构尺寸较小产品，能够采用传统的整体组合加工方法，即使用大型专用数控机床设备对整个主结构及附属结构产品进行整体在线加工，并且尺寸精度较高。但是，上述加工方法受数控机床设备加工行程的局限较大，对于超过机床加工行程的大型产品，则无法进行加工操作。针对上述情况，目前主要采用离线加工的方式，即先建立整体产品坐标系，在该坐标系下测量附属结构产品待加工面的位置数据，将这些数据录入计算机后模拟出待加工面的位置，并将整体产品坐标系转换到附属结构产品加工坐标系；将附属结构产品拆下进行加工，加工完毕后重新复装并调整位置，直到满足精度要求。上述方式存在工艺过程复杂、不稳定，生产过程中需要人工反复拆装零件，过程控制困难、易造成质量超差，生产周期长，难以交叉并行等缺点，并且对大型设备和生产场地具有较强的依赖性，随着产品尺寸的增加，需要购置更为大型的数控机床设备，并配备更大的生产场地，在效率、质量、成本等方面存在明显的劣势。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于移动机器人的智能制造系统及方法，该系统及方法的目的是为了解决大型高精密产品加工过程中存在的加工范围受限、工艺过程复杂、质量不稳定、过程控制困难、生产周期长、难以交叉并行等问题，采用基于移动机器人的智能制造系统及方法，将三维工艺设计系统、制造执行系统、机器人编程与仿真系统、智能移动装备协同控制系统、机器人控制系统、制造信息融合与分析系统有机集成，支撑基于移动机器人的大型产品原位制造，可有效解决上述问题，提升大型高精密产品制造效率和质量、降低生产成本。本专利技术的技术解决方案是：第一方面，一种基于移动机器人的智能制造系统，包括工艺设计系统、制造执行系统、机器人编程与仿真系统、智能移动装备协同控制系统、机器人控制系统；工艺设计系统接收外部输入的待加工产品设计模型，根据所述待加工产品设计模型进行待加工产品的结构化工艺设计，将结构化的工艺信息发送给制造执行系统和机器人编程与仿真系统；制造执行系统接收工艺信息，根据所述工艺信息进行移动机器人的生产组织，生成生产计划信息，并将生产计划信息发送给智能移动装备协同控制系统；所述生产计划信息为待加工产品的生产流程顺序；机器人编程与仿真系统接收所述工艺信息和外部输入的待加工产品设计模型，对移动机器人的移动路径和加工过程进行规划和仿真，并将规划和仿真出的位置信息发送给智能移动装备协同控制系统，将规划和仿真出的移动机器人数控程序发送给机器人控制系统；所述移动机器人数控程序为控制移动机器人进行作业的程序；智能移动装备协同控制系统接收所述生产计划信息和位置信息，生成移动机器人移动路径信息，并将所述移动路径信息发送给机器人控制系统；机器人控制系统接收所述移动机器人数控程序和移动路径信息，根据所述移动机器人数控程序和移动路径信息控制指定移动机器人移动到指定位置并进行指定作业，完成生产任务。进一步地，还包括制造信息融合与分析系统，所述制造信息融合与分析系统接收所述生产计划信息、过程记录和装备信息，以及机器人控制系统反馈的机器人实做和状态数据，对所述移动机器人数控程序和移动路径信息进行优化和产品质量追溯；所述过程记录为所述制造执行系统生成的用于记录移动机器人作业过程的记录；所述装备信息为所述智能移动装备协同控制系统生成的参与生产任务的移动机器人信息，所述机器人实做数据为所述机器人控制系统生成的移动机器人实际的操作数据，所述机器人状态数据包括移动机器人的姿态和服役时间。进一步地，所述工艺信息为生产二维或三维产品所要依据的信息，包括加工所需的方法、流程、原材料、检测方法、检测要求。进一步地，所述作业包括移动机器人铣削操作、机器人钻孔操作、机器人检测操作。第二方面，一种基于移动机器人的智能制造方法，包括如下步骤：接收待加工产品设计模型，根据所述待加工产品设计模型进行工艺设计，生成结构化的工艺信息；根据所述工艺信息进行移动机器人的生产组织，生成生产计划信息；所述生产计划信息为待加工产品的生产流程顺序；根据所述工艺信息和待加工产品设计模型，对移动机器人的移动路径和加工过程进行规划和仿真，生成规划和仿真出的移动机器人数控程序和位置信息；所述移动机器人数控程序为控制移动机器人进行作业的程序；根据所述生产计划信息和位置信息，生成移动机器人移动路径信息；根据所述移动机器人数控程序和移动机器人移动路径信息控制移动机器人移动到指定位置并进行指定作业，完成生产任务。进一步地，还包括根据所述生产计划信息、过程记录和装备信息，以及反馈的机器人实做和状态数据，进行生产过程优化和产品质量追溯；所述过程记录为用于记录移动机器人作业过程的记录；所述装备信息为参与生产任务的移动机器人信息，所述机器人实做数据为移动机器人实际的操作数据，所述机器人状态数据包括移动机器人的姿态和服役时间。进一步地，所述工艺信息为生产二维或三维产品所要依据的信息，包括加工所需的方法、流程、原材料、检测方法、检测要求。进一步地，所述作业包括移动机器人铣削操作、机器人钻孔操作、机器人检测操作。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术针对大型高精密产品加工过程中存在的加工范围受限、工艺过程复杂、质量不稳定、过程控制困难、生产周期长、难以交叉并行等问题，采用基于移动机器人的智能制造系统及方法，支撑基于移动机器人的大型产品原位制造，可以有效解决上述问题，达到如下效果：(1)实现大型高精密产品原位加工，即加工设备围绕产品进行作业，解决数控机床设备加工行程受限的问题，提升制造能力；(2)缩短并简化大型高精密产品工艺过程，省去了大量的测量、拆卸、装配等人工操作的工序内容，即无需人工反复拆装零件，可显著提升产品质量稳定性；(3)增强大型高精密产品制造过程的控制能力，即通过系统进行制造过程的管控(人-系统-机器人)，并且能够详细记录各项数据信息，可显著提升制造过程可追溯性；(4)提升生产过程交叉并行能力，即各类机器人可按生产工艺在不同产品间移动交叉作业，解决以往产品加工过程需长期占用机床设备，所导致的无法进行交叉并行生产的问题，可显著缩短生产周期、提升制造效率；(5)降低大型高精密产品制造过程对大型设备和生产场地的依赖性，即无需为了生产更大尺寸的产品而配置大型专用数控机床设备和生产场地，可显著降低产品制造成本。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术的基于移动机器人的智能制造系统及方法，该系统包括：三维工艺设计系统1、制造执行系统2、机器人编程与仿真系统3、智能移动装备协同控制系统4、机器人控制系统5、制造信息融合与分析系统6。三维工艺设计系统1用于基于产品设计模型进行三维工艺设计，将结构化的三维工艺信息发送给制造执行系统2和机器人编程与仿真系统3；制造执行系统2用于基于三维工艺信息进行生产组织和过程记录，将生产计划信息发送给智能移动装备协同控制系统4，并将生产计划和过程记录发送给制造信息融合与分析系统6；机器人编程与仿真系统3用于对各类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于移动机器人的智能制造系统，其特征在于：包括工艺设计系统(1)、制造执行系统(2)、机器人编程与仿真系统(3)、智能移动装备协同控制系统(4)、机器人控制系统(5)；工艺设计系统(1)接收外部输入的待加工产品设计模型，根据所述待加工产品设计模型进行待加工产品的结构化工艺设计，将结构化的工艺信息发送给制造执行系统(2)和机器人编程与仿真系统(3)；制造执行系统(2)接收工艺信息，根据所述工艺信息进行移动机器人的生产组织，生成生产计划信息，并将生产计划信息发送给智能移动装备协同控制系统(4)；所述生产计划信息为待加工产品的生产流程顺序；机器人编程与仿真系统(3)接收所述工艺信息和外部输入的待加工产品设计模型，对移动机器人的移动路径和加工过程进行规划和仿真，并将规划和仿真出的位置信息发送给智能移动装备协同控制系统(4)，将规划和仿真出的移动机器人数控程序发送给机器人控制系统(5)；所述移动机器人数控程序为控制移动机器人进行作业的程序；智能移动装备协同控制系统(4)接收所述生产计划信息和位置信息，生成移动机器人移动路径信息，并将所述移动路径信息发送给机器人控制系统(5)；机器人控制系统(5)接收所述移动机器人数控程序和移动路径信息，根据所述移动机器人数控程序和移动路径信息控制指定移动机器人移动到指定位置并进行指定作业，完成生产任务。...

【技术特征摘要】
1.一种基于移动机器人的智能制造系统，其特征在于：包括工艺设计系统(1)、制造执行系统(2)、机器人编程与仿真系统(3)、智能移动装备协同控制系统(4)、机器人控制系统(5)；工艺设计系统(1)接收外部输入的待加工产品设计模型，根据所述待加工产品设计模型进行待加工产品的结构化工艺设计，将结构化的工艺信息发送给制造执行系统(2)和机器人编程与仿真系统(3)；制造执行系统(2)接收工艺信息，根据所述工艺信息进行移动机器人的生产组织，生成生产计划信息，并将生产计划信息发送给智能移动装备协同控制系统(4)；所述生产计划信息为待加工产品的生产流程顺序；机器人编程与仿真系统(3)接收所述工艺信息和外部输入的待加工产品设计模型，对移动机器人的移动路径和加工过程进行规划和仿真，并将规划和仿真出的位置信息发送给智能移动装备协同控制系统(4)，将规划和仿真出的移动机器人数控程序发送给机器人控制系统(5)；所述移动机器人数控程序为控制移动机器人进行作业的程序；智能移动装备协同控制系统(4)接收所述生产计划信息和位置信息，生成移动机器人移动路径信息，并将所述移动路径信息发送给机器人控制系统(5)；机器人控制系统(5)接收所述移动机器人数控程序和移动路径信息，根据所述移动机器人数控程序和移动路径信息控制指定移动机器人移动到指定位置并进行指定作业，完成生产任务。2.根据权利要求1所述的一种基于移动机器人的智能制造系统，其特征在于：还包括制造信息融合与分析系统(6)，所述制造信息融合与分析系统(6)接收所述生产计划信息、过程记录和装备信息，以及机器人控制系统(5)反馈的机器人实做和状态数据，对所述移动机器人数控程序和移动路径信息进行优化和产品质量追溯；所述过程记录为所述制造执行系统(2)生成的用于记录移动机器人作业过程的记录；所述装备信息为所述智能移动装备协同控制系统(4)生成的参与生产任务的移动机器人信息，所述机器人实做数据为所述机器人控制系统(5)生成的移动机器人实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐磊，刘金山，刘杨，冯锦丹，王彬，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11