一种具有自动导引功能的并联智能机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有自动导引功能的并联智能机器人，包括：并联机器人、智能行走系统；智能行走系统与机器人管理服务器连接通信；智能行走系统包括行走车架，行走车架上安装有并联机器人、FPGA导引控制器、以及与FPGA导引控制器电连接的驱动机构、超声波传感器发送器、CMOS摄像头、RFID通讯模块；机器人管理服务器包括机器人调度系统，机器人调度系统与FPGA导引控制器通过RFID通讯模块无线连接，用于根据预设的工作区域地图和定位信息计算运行轨迹，并向FPGA导引控制器发送运行轨迹和作业数据。本实用新型专利技术提高了并联智能机器人的工作范围和柔性，使应用自动导引功能的并联智能机器人装配生产线大大提升了柔性灵活性，适应小批量、多品种装配生产需要。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自动导引功能的并联智能机器人
本专利技术涉及智能机器人行走导引
，特别涉及一种具有自动导引功能的并联智能机器人。
技术介绍
随着互连网技术和人工智能技术的日益成熟，智能机器人开始出现在焊接、冶金、化工、军事、生产装配等具有危害、危险或重复性高的工作场所，取代人进行部分工作。应用相应的智能机器人进入生产、工作场地，替代人进行危险、危害、重复性高、空间小，人员难以作业等等的环境下，利用智能机器人和智能生产设备，通过人与机器的协调或机器与机器的协调，完成生产任务。其中，并联机器人已成为制造业目前的研究热点之一，与串联机器人相比，并联构型具有刚度好、精度高、多自由度等特点，众多制造企业都看好其在制造领域的应用前景。目前，应用于生产现场的并联智能机器人基本处于固定或半固定状态，在机器人的控制过程中，环境因素、机器人传感器误差均会影响并联机器人末端执行器的工作范围和柔性，大大限制了智能机器人的工作能力。且部分运用在生产线上的具有可移动功能的机器人往往需要配置单独的一套工控系统，体积大，功率消耗大，且导引控制操作复杂，十分不利于生产现场集中管控。因此，如何提供一种智能导引、可灵活调度、多工位施工的可行走并联智能机器人是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述研究现状和存在的问题，提供了一种具有自动导引功能的并联智能机器人，将固定和半固定的传统生产线智能机器人工作模式，提升为智能导引、可灵活调度、多工位施工的可行走智能机器人，使应用本自动导引功能的并联智能机器人装配生产线大大提升了柔性灵活性。本专利技术提供的一种具有自动导引功能的并联智能机器人，包括并联机器人、智能行走系统；所述智能行走系统与机器人管理服务器连接通信；所述智能行走系统包括行走车架，所述行走车架上安装有所述并联机器人、FPGA导引控制器、以及与所述FPGA导引控制器电连接的驱动机构、超声波传感器发送器、CMOS摄像头、RFID通讯模块；所述超声波传感器发送器与设置在工作区域边界位置的超声波传感器接收器感应通信，所述超声波传感器接收器接收到检测信息通过现场CAN总线发送至所述机器人管理服务器，所述机器人管理服务器计算出定位信息；所述CMOS摄像头检测机器人工位的标志图像和/或景物图像，并发送至所述FPGA导引控制器，与作业数据比对进行工位判断；所述机器人管理服务器包括机器人调度系统，所述机器人调度系统与所述FPGA导引控制器通过RFID通讯模块无线连接，用于根据预设的工作区域地图和所述定位信息计算运行轨迹，并向所述FPGA导引控制器发送运行轨迹和作业数据。本专利技术利用工作区域设置的超声波传感器接收器感应并联机器人的位置信息，能够实时准确掌握位于工作区域内的各个并联机器人的定位信息，所有工位都有特定的位置地址编码，所有自动导引功能的并联智能机器人都设定了唯一的身份信息代码和通讯代码，由特定的通讯协议规定并识别，定位信息中包含所述位置地址编码、唯一的身份信息代码和通讯代码，降低了生产线的整体控制复杂度，能够对多台并联机器人的行走路径进行准确导引。优选的，还包括设置在所述行走车架上的蓄电池，用于向所述智能行走系统和所述并联机器人供电；所述工作区域设有与所述蓄电池相匹配的充电电源插座；所述并联机器人在待机状态下，所述机器人管理服务器根据所述定位信息计算所述并联机器人到所述充电电源插座的路径，并发送至所述FPGA导引控制器，控制驱动机构行进至所述充电电源插座位置自动充电。优选的，还包括位于所述行走车架上，且与所述FPGA导引控制器电连接的激光传感器，用于检测安装于行走路径终端的反射板，并将检测信号通过所述RFID通讯模块无线发送至所述机器人管理服务器，测定所述并联机器人的行进距离。优选的，还包括位于所述行走车架上，且与所述FPGA导引控制器电连接的红外传感器，用于检测障碍物，红外传感器将检测到的信号发送至FPGA导引控制器，FPGA导引控制器按红外传感器检测到障碍物距离，调整行车轨迹，所述FPGA导引控制器根据障碍物检测信号控制所述驱动机构减速、避让或停止。优选的，还包括位于所述行走车架上，且与所述FPGA导引控制器电连接的磁感应传感器，用于检测预埋在行走路径上的磁钉，所述FPGA导引控制器根据障碍物检测信号进行行走距离误差校准。优选的，同一个所述行走车架上的所述并联机器人与所述RFID通讯模块相对应，所述机器人管理服务器同时向若干所述RFID通讯模块发送与其相对应的并联机器人的运行轨迹和作业数据。优选的，所述驱动机构包括设置在所述行走车架上的行走轮、轮驱动电机，所述FPGA导引控制器通过串口与所述轮驱动电机连接，并控制所述行走轮的转动，包括对左、右轮驱动电机进行差速控制，实现行走车架的转弯。优选的，所述轮驱动电机上设置有编码器，所述编码器与所述FPGA导引控制器电连接，用于计算并反馈行走轮的行走状态数据。优选的，还包括位于所述行走车架上，且与所述FPGA导引控制器电连接的加速度传感器和陀螺仪，加速度传感器用于检测行走过程中的加/减速度情况，通过陀螺仪检测车架转弯角度，并且均通过RFID通讯模块无线发送至机器人管理服务器。本专利技术相较现有技术具有以下有益效果：本专利技术是采用多种传感器数据融合技术，实现智能并联机器人在工作区域范围内的定位、运行路径规划、导引、行走、行走过程中的行走路径偏离检测、距离检测、防撞监测等，控制导引智能机器按指令要求及规划路径，快捷、安全、准确抵达目的位置。所有上述功能，均由智能行走系统、机器人管理服务器和各类传感器：电位器、编码器、陀螺仪、激光传感器、红外传感器、超声波传感器、CMOS相机等，进行信息融合后实现的，本专利技术不仅可以大大提高了并联智能机器人的工作范围和柔性，将固定和半固定的传统生产线智能机器人工作模式，提升为智能导引、可灵活调度、多工位施工的可行走智能机器人，而且减小了行走系统的体积，降低了并联智能机器人的功率消耗，使应用本自动导引功能的并联智能机器人装配生产线大大提升了柔性灵活性，适应小批量、多品种装配生产需要。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的具有自动导引功能的并联智能机器人的总体结构示意图；图2是本专利技术提供的智能行走系统结构示意图；图3是本专利技术提供的充电电源插座和机械导引插头的对接示意图；图4是本专利技术提供的FPGA导引控制器及外围电路结构图；图5是本专利技术提供的FPGA导引控制器的控制原理图；图6是本专利技术提供的具有自动导引功能的并联智能机器人工作区域示意图；图7是本专利技术提供的FPGA导引控制器与CMOS摄像头电路连接示意图；图8是本专利技术提供的CMOS摄像头组成框图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有自动导引功能的并联智能机器人，其特征在于：包括并联机器人、智能行走系统；所述智能行走系统与机器人管理服务器连接通信；/n所述智能行走系统包括行走车架，所述行走车架上安装有所述并联机器人、FPGA导引控制器、以及与所述FPGA导引控制器电连接的驱动机构、超声波传感器发送器、CMOS摄像头、RFID通讯模块；所述超声波传感器发送器与设置在工作区域边界位置的超声波传感器接收器感应通信，所述超声波传感器接收器接收到检测信息通过现场CAN总线发送至所述机器人管理服务器，所述机器人管理服务器计算出定位信息；所述CMOS摄像头检测机器人工位的标志图像和/或景物图像，并发送至所述FPGA导引控制器，与作业数据比对进行工位判断；/n所述机器人管理服务器包括机器人调度系统，所述机器人调度系统与所述FPGA导引控制器通过RFID通讯模块无线连接，用于根据预设的工作区域地图和所述定位信息计算运行轨迹，并向所述FPGA导引控制器发送运行轨迹和作业数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有自动导引功能的并联智能机器人，其特征在于：包括并联机器人、智能行走系统；所述智能行走系统与机器人管理服务器连接通信；
所述智能行走系统包括行走车架，所述行走车架上安装有所述并联机器人、FPGA导引控制器、以及与所述FPGA导引控制器电连接的驱动机构、超声波传感器发送器、CMOS摄像头、RFID通讯模块；所述超声波传感器发送器与设置在工作区域边界位置的超声波传感器接收器感应通信，所述超声波传感器接收器接收到检测信息通过现场CAN总线发送至所述机器人管理服务器，所述机器人管理服务器计算出定位信息；所述CMOS摄像头检测机器人工位的标志图像和/或景物图像，并发送至所述FPGA导引控制器，与作业数据比对进行工位判断；
所述机器人管理服务器包括机器人调度系统，所述机器人调度系统与所述FPGA导引控制器通过RFID通讯模块无线连接，用于根据预设的工作区域地图和所述定位信息计算运行轨迹，并向所述FPGA导引控制器发送运行轨迹和作业数据。


2.根据权利要求1所述的一种具有自动导引功能的并联智能机器人，其特征在于，还包括设置在所述行走车架上的蓄电池，用于向所述智能行走系统和所述并联机器人供电；所述工作区域设有与所述蓄电池相匹配的充电电源插座；所述并联机器人在待机状态下，所述机器人管理服务器根据所述定位信息计算所述并联机器人到所述充电电源插座的路径，并发送至所述FPGA导引控制器，控制驱动机构行进至所述充电电源插座位置自动充电。


3.根据权利要求1所述的一种具有自动导引功能的并联智能机器人，其特征在于，还包括位于所述行走车架上，且与所述FPGA导引控制器电连接的激光传感器，用于检测安装于行走路径终端的反射板，并将检...

【专利技术属性】
技术研发人员：张月红，郑联语，刘新玉，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：北京;11