一种全向移动式机器人喷涂系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种全向移动式机器人喷涂系统，包括全向移动喷涂单元、与其数据连接的测量标定系统，以及用于全向移动喷涂单元充电的充电站，其特征在于：所述全向移动喷涂单元包括全向移动车、Z轴升降机构、机器人、控制与供漆单元，所述Z轴升降机构固定于全向移动车的一侧，全向移动车的另一侧固定有控制与供漆单元，机器人安装在Z轴升降机构上；本实用新型专利技术由“全向移动平台+大范围冗余自由度机器人”组成，采用全向移动式设计可实现平台在平面内任意方向的平移、自转以及平移自转的耦合运动，方便系统在不同站位之间的位置调整。

An omnidirectional mobile robot spray system

The utility model provides an omni-directional mobile robot spraying system, which comprises an omni-directional mobile spraying unit, a measurement and calibration system connected with its data, and a charging station for charging the omni-directional mobile spraying unit, which is characterized in that the omni-directional mobile spraying unit includes an omni-directional mobile vehicle, a Z-axis lifting mechanism, a robot, a control and a paint supply unit, and the z-axis lift The utility model is composed of \omni-directional mobile platform + large range redundant degree of freedom robot\. The omni-directional mobile design can realize the coupling movement of platform translation, rotation and translation rotation in any direction in the plane Adjust the position of the system between different stations.

【技术实现步骤摘要】
一种全向移动式机器人喷涂系统
本技术属于喷涂设备领域，尤其是涉及一种面向大尺寸复杂型面工件的全向移动式机器人喷涂系统。
技术介绍
目前，喷涂作业时，传统的手工喷涂方式效率及质量均较低，且对人体健康危害较大；采用机器人自动喷涂系统代替人工作业，可以大幅度缩短喷涂作业周期，提高喷涂效率；且自动喷涂速度及位置容易控制，因此喷涂均匀性更好，可提高涂层质量；避免了喷涂工人作业时直接接触毒性涂料，降低漆雾对操作工人身体的危害。然而，针对于尺寸庞大、结构复杂工件的喷涂作业，一般喷涂机器人系统也无法适用。面向大尺寸复杂型面工件喷涂的机器人系统，将关节式机器人搭载于移动平台上完整覆盖大尺度、复杂结构的喷涂对象，并采用多台喷涂机器人组成多机器人喷涂系统以提高系统工作效率是最具效率和成本优势的方案。目前，移动平台的设计主要包括：导轨式、三坐标式以及AGV小车式。对于尺寸庞大、结构复杂工件，要完全覆盖整个工件的表面并且可以在狭小空间中进行喷涂作业，以上平台设计仍存在如下问题(1)导轨式移动平台自由度较低，灵活度不高，为满足站位需求需要在不同方位布置多个大型移动平台，对占地面积要求大。(2)三坐标式移动平台占用场地空间较大，且大跨度横梁很难保证具有较好的刚度，同时为实现全覆盖，三坐标结构的X、Y和Z向都有运动要求，在机器人及供漆系统的大负载作用下各轴控制难度大，不可避免地会产生振动，影响喷涂质量及效率(3)全向移动车式喷涂系统不固定占用地面空间，不仅适用于内场工作，也可以在外场进行作业，因此对场地空间及要求较小，其自由度更高，运动更加灵活，改变运动路径较容易，弥补了前两种方式的不足，具有明显的优势。目前，全方位移动车式平台设计存在如下问题：(1)“CN201711963U-移动机械手臂平台”，所述方案作业空间较小，适用于小型工件的作业，不适合大尺寸复杂型面工件的作业；(2)“CN206334799U的专利-一种船体外壁自动喷涂系统”所述方案工作范围较大，但伸缩臂及旋转机构自由度较低，只适合大尺寸简单型面工件的喷涂，无法满足复杂型面工件的喷涂要求；(3)“CN205495900U的专利-船舶喷涂机器人”所述方案通过垂直升降杆、水平移动杆将机械手运送到指定位置，但未考虑机械手移动到全向移动车之外时发生侧翻的情况，且移动装置只具有升降机构及伸缩机构，不具有旋转机构；(4)“CN108161889A-一种基于AGV的工业机器人”所述方案的机械臂可进行升降和伸缩运动，实现目标物体的夹取。但机械臂的前端直接连接夹取机构，与机器人相比自由度较低。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种全向移动式机器人喷涂系统，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种全向移动式机器人喷涂系统，包括全向移动喷涂单元、与其数据连接的测量标定系统，以及用于全向移动喷涂单元充电的充电站，其特征在于：所述全向移动喷涂单元包括全向移动车、Z轴升降机构、机器人、控制与供漆单元，所述Z轴升降机构固定于全向移动车的一侧，全向移动车的另一侧固定有控制与供漆单元，机器人安装在Z轴升降机构上；所述测量标定系统包括激光跟踪仪和T-Probe测量辅助件，T-Probe测量辅助件安装于Z轴升降机构的顶端，激光跟踪仪设置在全向移动车的外部。进一步的，所述机器人为大范围冗余自由度喷涂机器人。进一步的，所述全向移动车包括车体和驱动轮，所述驱动轮为麦克纳姆式驱动轮，用于实现车体在平面内任意方向的平移、自转以及平移自转的耦合运动，保证喷涂机器人能够顺利到达各个预定的喷涂工位。进一步的，所述Z轴升降机构包括升降立柱、配重块护栏、移动配重块、第一滑轮、第二滑轮、转座以及升降滑台；所述升降立柱通过螺钉固定安装于全向移动车的一侧，所述升降滑台固定安装于升降立柱的一侧；所述配重块护栏固定安装于升降立柱的另一侧，其用于移动配重块的防护；所述升降立柱有一直线导轨滑块副，其安装于配重块护栏的内侧，所述移动配重块可沿导轨进行移动，从而实现配重块的高度调节；所述第一滑轮、第二滑轮分别通过螺钉固定安装于升降立柱上；所述转座通过螺钉固定安装于升降立柱顶部，其可绕自身轴线进行旋转；所述T-Probe测量辅助件固定安装于转座上。进一步的，所述大范围冗余自由度喷涂机器人为9自由度喷涂机器人，包括旋转机构、伸缩机构、七自由度机械臂以及激光测距仪，所述旋转机构为一单自由度旋转关节机构，通过螺栓固定安装于升降滑台上，从而实现绕轴线的水平偏转转动；所述伸缩机构为单自由度直线运动机构，其通过螺栓与旋转机构固定连接，从而实现通过伸缩运动将机械臂运动到指定位置；所述七自由度机械臂通过螺钉与伸缩机构连接，机械臂末端的安装有喷枪及激光测距仪，从而实现通过关节的俯仰运动、偏转运动进行喷涂作业，激光测距仪用于测量喷枪到工件的距离而定位。进一步的，所述全向移动车上还固定一固定配重装置，所述固定配重装置和控制与供漆单元同侧，用于防止在大倾覆力矩作用下发生侧翻。进一步的，所述充电站可设置于移动喷涂单元作业范围内或外场角落。进一步的，所述控制与供漆单元包括电气控制盒、喷涂柜，所述电气控制盒分别与全向移动车、Z轴升降机构、喷涂机器人以及喷涂柜线路连接。相对于现有技术，本技术所述的一种全向移动式机器人喷涂系统具有以下优势：(1)本技术由“全向移动平台+大范围冗余自由度机器人”组成，采用全向移动式设计可实现平台在平面内任意方向的平移、自转以及平移自转的耦合运动，方便系统在不同站位之间的位置调整。(2)本技术所述大范围冗余自由度机器人采用“七自由度曲臂+伸缩机构+旋转机构+升降机构”设计，具有多个自由度，机器人工作范围大，灵活度高，且外径尺寸小，适合大尺寸复杂型面工件及狭窄空间条件下的喷涂作业。(3)本技术采用移动式配重防倾覆设计，克服了安装于全向移动车体之外的长悬臂机器人产生的较大倾覆力矩，防止喷涂工作过程中全向移动车发生倾覆或晃动。(4)本技术采用“激光跟踪仪+T-Probe”测量标定系统，解决了全向移动喷涂单元在作业过程中精确定位的问题，提高了全向移动喷涂单元到达各站位时的位姿精度，且有效提高了喷涂区域间搭接区域的喷涂质量。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术所述全向移动式机器人喷涂系统结构示意图。图2为本技术中全向移动喷涂单元结构示意图。附图标记说明：1全向移动喷涂单元；2、激光跟踪仪；3、电池充电室；4、充电站；5、全向移动车；6、电器控制柜；7、正压防爆柜及电磁柜；8、喷涂柜；9-空压机；10、第一配重块；11、第二配重块；12、升降立柱；13、配重块护栏；14、移动配重块；15、第一滑轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全向移动式机器人喷涂系统，包括全向移动喷涂单元、与其数据连接的测量标定系统，以及用于全向移动喷涂单元充电的充电站，其特征在于：所述全向移动喷涂单元包括全向移动车、Z轴升降机构、机器人、控制与供漆单元，所述Z轴升降机构固定于全向移动车的一侧，全向移动车的另一侧固定有控制与供漆单元，机器人安装在Z轴升降机构上；所述测量标定系统包括激光跟踪仪和T-Probe测量辅助件，T-Probe测量辅助件安装于Z轴升降机构的顶端，激光跟踪仪设置在全向移动车的外部。/n

【技术特征摘要】
1.一种全向移动式机器人喷涂系统，包括全向移动喷涂单元、与其数据连接的测量标定系统，以及用于全向移动喷涂单元充电的充电站，其特征在于：所述全向移动喷涂单元包括全向移动车、Z轴升降机构、机器人、控制与供漆单元，所述Z轴升降机构固定于全向移动车的一侧，全向移动车的另一侧固定有控制与供漆单元，机器人安装在Z轴升降机构上；所述测量标定系统包括激光跟踪仪和T-Probe测量辅助件，T-Probe测量辅助件安装于Z轴升降机构的顶端，激光跟踪仪设置在全向移动车的外部。


2.根据权利要求1所述的一种全向移动式机器人喷涂系统，其特征在于：所述机器人为大范围冗余自由度喷涂机器人。


3.根据权利要求1所述的一种全向移动式机器人喷涂系统，其特征在于：所述全向移动车包括车体和驱动轮，所述驱动轮为麦克纳姆式驱动轮，用于实现车体在平面内任意方向的平移、自转以及平移自转的耦合运动，保证喷涂机器人能够顺利到达各个预定的喷涂工位。


4.根据权利要求2所述的一种全向移动式机器人喷涂系统，其特征在于：所述Z轴升降机构包括升降立柱、配重块护栏、移动配重块、第一滑轮、第二滑轮、转座以及升降滑台；所述升降立柱通过螺钉固定安装于全向移动车的一侧，所述升降滑台固定安装于升降立柱的一侧；所述配重块护栏固定安装于升降立柱的另一侧，其用于移动配重块的防护；
所述升降立柱有一直线导轨滑块副，其安装于配重块护栏的内侧，所述移动配重块可沿导轨进行移动，从而实现配重块的高度调节；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘召，李叶，张炜，陈洪安，
申请(专利权)人：清研同创机器人天津有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12