一种用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种用于高铁车身喷涂的移动式混联喷涂机器人，所述移动式混联喷涂机器人由喷涂机器人、移动云台、升降机构、移动底座共四个部分组成。升降机构安装在移动底座上并和移动云台相连接，喷涂机器人安装在移动云台上，喷涂机器人采用混联结构，可使末端喷头灵活转动，满足高铁车身复杂表面喷涂作业需要。本发明专利技术有益的技术效果：本发明专利技术所述的移动式混联喷涂机器人的移动机构可实现大范围空间移动，混联喷涂机器人具有6个自由度，末端通过柔索并联驱动直杆型球头杆端关节轴承，实现末端喷头二自由度的空间运动，具有并联机构刚度大，累积误差小、运动灵活的优点。

A Mobile Hybrid Spraying Robot for High-speed Rail Body Coating

【技术实现步骤摘要】
一种用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人
本专利技术涉及喷涂机器人领域，具体是一种用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人。
技术介绍
随着科技的进步，喷涂机器人得到了极大的发展，喷涂机器人的运用改变了传统人工喷涂中工人劳动强度大，工作环境有害的现状，推动了绿色环保企业的建设进程。但现在应用在高铁车身涂装领域的喷涂机器人多为串联喷涂机器人，存在着体积重量大、关节累积误差大、动态响应差、复杂表面喷涂质量差等缺点。而单纯的并联机器人的运动空间又比较小。中国专利CN20141083584900涉及一种索杆复合驱动的并联码垛机器人，采用了柔索并联机构，但运动空间较小；中国专利CN104549849A公开了一种自动化喷涂机器人装备，该装备的三垂直坐标轴移动平台采用的齿轮齿条和滚珠丝杆联合的传动方式，缺少运动的精确控制。
技术实现思路
本专利技术针对现有串联喷涂机器人的缺陷和不足，提供一种由移动平台和混联喷涂机器人组成的，用于高铁车身表面喷涂的移动式混联喷涂机器人。尤其是一种可在X、Y方向精确占位，由柔索并联驱动实现末端二自由度空间运动的混联喷涂机器人。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人，包括XYZ三轴运动平台，以及安装于XYZ三轴运动平台上的六自由度机械臂，六自由度机械臂连接有末端喷头，由XYZ三轴运动平台带动六自由度机械臂在X、Y、Z三个方向运动，并由六自由度机械臂实现末端喷头六个自由度的运动，其特征在于：六自由度机械臂包括大臂、小臂柔索并联机构，其中大臂的臂端俯仰转动连接有顶部座，小臂柔索并联机构包括后置防爆驱动电机组、小臂左法兰、小臂、钢丝绳、小臂右法兰、牵引支撑和直杆型球头杆端关节轴承，其中：后置防爆驱动电机组包括防爆外壳，防爆外壳通过转轴转动连接于顶部座端部，顶部座上安装有电机，电机输出轴与防爆外壳的转轴传动连接，由电机驱动防爆外壳转动，防爆外壳内沿环向安装有多个可转动的卷绳筒，每个卷绳筒分别配置有卷绳筒电机，卷绳筒电机输出轴与对应的卷绳筒传动连接，由卷绳筒电机驱动对应的卷绳筒转动；所述钢丝绳有多组，多组钢丝绳一一对应缠绕于卷绳筒上，且钢丝绳一端固定于对应卷绳筒，防爆外壳表面对应每组钢丝绳分别设有开口，钢丝绳另一端一一对应从防爆外壳的开口穿出；小臂左发兰一面固定于防爆外壳的外表面，小臂一端同轴固定连接小臂左发兰另一面，小臂另一端同轴固定连接小臂右法兰一面，牵引支撑一面同轴固定连接于小臂右法兰另一面，牵引支撑周边沿环向设有多个滑轮，每个滑轮分别转动安装于牵引支撑周边；直杆型球头杆端关节轴承包括外圈直杆和内圈直杆，外圈直杆一端同轴固定于牵引支撑另一面，外圈直杆另一端连接有球头座，内圈直杆一端连接有球头，且球头安装于球头座中，内圈直杆另一端周边设有多个钢丝绳牵引孔，所述钢丝绳从防爆外壳穿出后分别沿小臂延伸，再一一对应绕过牵引支撑上的滑轮后，最终钢丝绳另一端一一对应固定于内圈直杆的钢丝绳牵引孔中，所述末端喷头固定于内圈直杆另一端端面。所述的一种用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人，其特征在于：XYZ三轴运动平台包括移动底座、升降机构、移动云台，其中移动底座为可沿Y向运动的一维运动平台；升降机构为剪叉式升降臂，剪叉式升降臂下端安装于移动底座的运动部件上；移动云台为可沿X向运动的一维运动平台，移动云台整体固定于剪叉式升降臂的上端，六自由度机械臂整体安装于移动平台的运动部件上。所述的一种用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人，其特征在于：所述移动底座配置有用于测量Y向移动距离的光栅尺测距装置。所述的一种用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人，其特征在于：所述移动云台配置有用于测量X向移动距离的光栅尺测距装置。所述的一种用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人，其特征在于：所述移动底座、升降机构、移动云台均为电机驱动。采用本专利技术所述的用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人的用途：使用在高铁车身等大型复杂表面的涂装领域。本专利技术所述的用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人，可实现喷涂机器人X、Y、Z三个方向的精确占位。6自由度混联喷涂机器人的前4个自由度采用串联连接，机器人末端采用柔索并联驱动直杆型球头杆端关节轴承实现2自由度空间运动，可使末端喷头实现较大锥度范围内的任意角度位置旋转，从而实现复杂表面的精确喷涂。本专利技术具有以下优点：1.本专利技术采用三坐标轴移动平台加喷涂机器人结构，具有X、Y、Z3个大范围移动自由度和喷涂机器人本身6个自由度共9个自由度，工作空间大。2.本专利技术的混联喷涂机器人小臂采用柔索并联驱动，控制精度高，末端执行器惯性小，转动灵活。3.本专利技术的柔索驱动装置采用前置安装方式，可以减小末端执行器的惯量，提升动力学性能，且易于防爆封装。4.本专利技术的移动云台和移动底座的驱动回路中采用绝对式光栅尺检测运动位移，大幅度提高了移动平台的定位精度。5.本专利技术的三坐标轴移动平台采用电机驱动，控制简单。附图说明图1是本专利技术进行高铁车身涂装工作时的立体示意图。图2是本专利技术的移动式混联喷涂机器人整体机构立体示意图。图3是图2中混联喷涂机器人1的立体示意图。图4是图3中小臂柔索并联机构1500的立体示意图。图5是图4中直杆型球头杆端关节轴承1570的立体示意图。图6是图4中后置防爆驱动电机组1510的立体示意图。图7是图6中防爆外壳盖1519的立体示意图。图8是图6中支撑板1517的立体示意图。图9是图6中防爆外壳1518的立体示意图。图10是图6中轴1516的立体示意图。图11是图6中卷绳筒1515的立体示意图。图12是图4中牵引支撑1560的立体示意图。图13是图12中滑轮1564的立体示意图。图14是图2中移动云台2的立体示意图。图15是图2中升降机构3的立体示意图。图16是图15中起升支架3100的立体示意图。图17是图15中驱动底座3200的立体示意图。图18是图2中移动底座4的立体示意图。图19是图18的另一角度示意图。图中：混联喷涂机器人1、移动云台2、升降机构3、移动底座4、基座1100、底板1101、电机1102、法兰1103、腰部1200、法兰1201、电机1202、法兰1203、大臂1300、法兰1301、大臂支撑1302、顶部座1400、法兰1401、电机1402、小臂柔索并联机构1500、末端喷头1600、后置防爆驱动电机组1510、小臂左法兰1520、小臂1530、钢丝绳1540、小臂右法兰1550、牵引支撑1560、直杆型球头杆端关节轴承1570、外圈直杆1572、内圈直杆1571、卷绳筒电机1511、联轴器1512、轴承座1513、轴承1514、卷绳筒1515、轴1516、支撑板1517、防爆外壳1518、防爆外壳盖1519、轴承盖1561、轴承1562、支撑板1563、滑轮1564、云台底板2001、直线导轨2002、滑块2003、滑块连接座2004、光栅尺安装板2005、绝对式光栅2006、光栅读数头2007、光栅读数头安装架2008、齿轮2009、齿条2010、驱动电机2011、起升支架3100、驱动底座3200、直线导轨（上）3101、固定滑块3102、滑块连接座3103、轴套3104、支撑杆3105、轴承盖3106、连杆3107、轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人，包括XYZ三轴运动平台，以及安装于XYZ三轴运动平台上的六自由度机械臂，六自由度机械臂连接有末端喷头，由XYZ三轴运动平台带动六自由度机械臂在X、Y、Z三个方向运动，并由六自由度机械臂实现末端喷头六个自由度的运动，其特征在于：六自由度机械臂包括大臂、小臂柔索并联机构，其中大臂的臂端俯仰转动连接有顶部座，小臂柔索并联机构包括后置防爆驱动电机组、小臂左法兰、小臂、钢丝绳、小臂右法兰、牵引支撑和直杆型球头杆端关节轴承，其中：后置防爆驱动电机组包括防爆外壳，防爆外壳通过转轴转动连接于顶部座端部，顶部座上安装有电机，电机输出轴与防爆外壳的转轴传动连接，由电机驱动防爆外壳转动，防爆外壳内沿环向安装有多个可转动的卷绳筒，每个卷绳筒分别配置有卷绳筒电机，卷绳筒电机输出轴与对应的卷绳筒传动连接，由卷绳筒电机驱动对应的卷绳筒转动；所述钢丝绳有多组，多组钢丝绳一一对应缠绕于卷绳筒上，且钢丝绳一端固定于对应卷绳筒，防爆外壳表面对应每组钢丝绳分别设有开口，钢丝绳另一端一一对应从防爆外壳的开口穿出；小臂左发兰一面固定于防爆外壳的外表面，小臂一端同轴固定连接小臂左发兰另一面，小臂另一端同轴固定连接小臂右法兰一面，牵引支撑一面同轴固定连接于小臂右法兰另一面，牵引支撑周边沿环向设有多个滑轮，每个滑轮分别转动安装于牵引支撑周边；直杆型球头杆端关节轴承包括外圈直杆和内圈直杆，外圈直杆一端同轴固定于牵引支撑另一面，外圈直杆另一端连接有球头座，内圈直杆一端连接有球头，且球头安装于球头座中，内圈直杆另一端周边设有多个钢丝绳牵引孔，所述钢丝绳从防爆外壳穿出后分别沿小臂延伸，再一一对应绕过牵引支撑上的滑轮后，最终钢丝绳另一端一一对应固定于内圈直杆的钢丝绳牵引孔中，所述末端喷头固定于内圈直杆另一端端面。...

【技术特征摘要】
1.一种用于高铁车身涂装的移动式混联喷涂机器人，包括XYZ三轴运动平台，以及安装于XYZ三轴运动平台上的六自由度机械臂，六自由度机械臂连接有末端喷头，由XYZ三轴运动平台带动六自由度机械臂在X、Y、Z三个方向运动，并由六自由度机械臂实现末端喷头六个自由度的运动，其特征在于：六自由度机械臂包括大臂、小臂柔索并联机构，其中大臂的臂端俯仰转动连接有顶部座，小臂柔索并联机构包括后置防爆驱动电机组、小臂左法兰、小臂、钢丝绳、小臂右法兰、牵引支撑和直杆型球头杆端关节轴承，其中：后置防爆驱动电机组包括防爆外壳，防爆外壳通过转轴转动连接于顶部座端部，顶部座上安装有电机，电机输出轴与防爆外壳的转轴传动连接，由电机驱动防爆外壳转动，防爆外壳内沿环向安装有多个可转动的卷绳筒，每个卷绳筒分别配置有卷绳筒电机，卷绳筒电机输出轴与对应的卷绳筒传动连接，由卷绳筒电机驱动对应的卷绳筒转动；所述钢丝绳有多组，多组钢丝绳一一对应缠绕于卷绳筒上，且钢丝绳一端固定于对应卷绳筒，防爆外壳表面对应每组钢丝绳分别设有开口，钢丝绳另一端一一对应从防爆外壳的开口穿出；小臂左发兰一面固定于防爆外壳的外表面，小臂一端同轴固定连接小臂左发兰另一面，小臂另一端同轴固定连接小臂右法兰一面，牵引支撑一面同轴固定连接于小臂右法兰另一面，牵引支撑周边沿环向设有多个滑轮，每个滑轮分别转动安装于...

【专利技术属性】
技术研发人员：訾斌，郝仕权，王正雨，王道明，钱森，钱钧，陈兵，刘亚军，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34