机器人油漆修复系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人油漆修复系统，所述机器人油漆修复系统可包括：可消耗磨料产品，所述可消耗磨料产品被配置为对基底进行研磨；工具，所述工具被配置为驱动所述可消耗磨料产品进行研磨；机器人装置，所述机器人装置被配置为操纵所述工具；以及顺应性附件致动器，所述顺应性附件致动器定位在所述工具和所述基底之间，其中响应于在所述工具和所述基底之间收集的感测数据，驱动所述顺应性附件致动器以向所述可消耗磨料产品施加期望的力和期望的刚度。望的刚度。望的刚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人油漆修复系统和方法


[0001]本公开涉及研磨工具和可消耗磨料产品，并且更具体地涉及使用研磨工具和可消耗磨料产品的机器人实施的修复。

技术介绍

[0002]研磨工具和相关的可消耗磨料产品用于许多行业中。例如，可消耗磨料产品用于木工行业、海洋行业、汽车行业、建筑行业等。常见的研磨工具包括轨道式磨砂机、随机轨道磨砂机、带式磨砂机、角向研磨机、模具研磨机、以及用于对表面进行研磨的其他工具。可消耗磨料产品可包括非织造磨料产品、砂磨盘、砂磨带、磨轮、毛刺、钢丝轮、抛光盘/带、去毛轮、盘旋轮、组合轮、翼片盘、翼片轮、切割轮以及用于对工件进行物理研磨的其他产品。可消耗磨料产品是可消耗的，在这种意义上，它们可被消耗和替换的频率比使用它们的研磨工具要频繁得多。例如，用于角向研磨机的磨轮在需要替换之前可仅持续几天的工作，但角向研磨机本身可持续多年。
[0003]在汽车行业中，使用研磨工具和相关的可消耗磨料产品来实现油漆应用(例如，底漆砂磨、清漆涂层缺陷去除、清漆涂层抛光等)的缺陷特定修复。清漆涂层修复是汽车原始装备制造(OEM)部门中要自动化的最后操作中的一项操作。期望用于使该过程以及适于使用磨料和/或机器人检查和修复的其他油漆应用(例如，底漆砂磨、清漆涂层缺陷去除、清漆涂层抛光等)自动化的技术。另外，这个问题在售后市场领域还没有得到解决(例如，定制汽车改装、DIY、细节和碰撞维修)。
[0004]迄今为止，在汽车行业中对油漆应用的缺陷特定修复仍然是一种手工工作。

技术实现思路

[0005]现在将描述各种示例以引入简化形式的概念选择，这些概念在下面的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
并非意图识别受权利要求书保护的主题的主要特征或本质特征，也非意图用于限制受权利要求书保护的主题的范围。
[0006]本公开描述了与用于油漆应用的缺陷特定修复自动化的各种问题相关的系统、方法和技术。例如，机器人油漆修复(材料去除和随后的抛光)对于自动化来说并非微不足道，关键问题在于两个处理动作都是固有地力相关的。即，它们在处理期间需要精确施加的力以获得最佳(或甚至足够的)结果。机器人操纵器由于其历史驱动而持续提高精度，因此是固有刚性的系统，其本身不能产生显著的力控制保真性。随着一些高级力感测和反作用力控制回路/算法的增加，可使机器人操纵器向工件施加受控力，但是系统通常仍然遭受高刚度(即，小的位置位移导致关节扭矩的大的变化，并且因此导致端部执行器处的大的力)。作为上述的解决方案，现有技术包括在机器人与工具之间附接较软的冗余致动。这种增加的顺应性减小了力
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位移曲线并且产生可精确地控制在特定位移上施加的力的系统。
[0007]传统的机器人力顺应性装置不对工具做出假设，并且旨在驻留在机器人凸缘和执行器/工具之间。尽管出于应用通用性的考虑，这种方法是期望的，但是其导致力控制系统
(即凸缘加上任何工具)中的质量显著较大。然而，本专利技术人在此认识到代表对本领域当前状态的改进的系统、方法和技术。例如，他们已经设计了具有显著更小的惯性质量和最终高得多的性能的特定任务的力控制。特别地，本专利技术人提出了将顺应性力控制致动从机器人和工具(在这种情况下为磨砂机和抛光机)之间移动到工具和基底之间的系统、方法和技术。换句话说，顺应性附件致动器可以定位在工具和基底之间(例如，在工具、支撑垫、可消耗磨料产品、工具堆栈的另一部件上或之内、专用装置中等)。可以响应于在工具和基底之间收集的感测数据来驱动顺应性附件致动器以向可消耗磨料产品施加期望的力和期望的刚度。这种布置导致系统不必驱动千克量级的质量，而是系统现在仅需驱动可小得多的、克量级的顺应性附件致动器(与其他系统中的传统顺应性附件致动器相差三个量级)。例如，支撑垫或抛光垫可经由包括内部压力室而成为致动器。这些内部压力室可以是由一些可变形材料(例如，闭孔泡沫)封装的室。室可以多种不同的构型布置，以确保适当的力范围和工具的角刚度/横向刚度(例如，以实现具有有限至无离轴变形的适当的垂直/直线顺应性)。可以经由任何适当的气动方法实现力控制。空气可以在(随机)轨道工具的任何阶段经由滑环或类似物输送。作为示例，可以在机器人凸缘处测量实施力，并且将其用作驱动顺应性附件致动器的高速压力控制回路的控制信号。
[0008]根据其他示例，专利技术人提出了测量旋转工具上的力和其他特性的新型方法。这可以利用许多可用的低功率、无线(蓝牙、wifi、RF等)传感器处理器中的一者来完成，即使在旋转部件中也可以测量关于工具的特性。在一个示例中，多传感器部件被置于密封的可变形弹性体容器中，并且被放置在形成于支撑垫中的凹陷部中。作为多传感器部件的一部分的压力传感器随着力施加到支撑垫而变化。挤压支撑垫的泡沫，随后导致挤压可变形容器并增加由压力传感器测量的相对压力。已知使用多传感器部件施加的压力和/或其他感测的特性，专利技术人可以导出旋转工具的力和其他特性以用于控制和其他目的。所测量的特性也可用于机器学习和/或用于其他算法中以用于有用的目的(例如，改进的机器人控制、改进的修复结果等)。
[0009]根据另外的示例，本专利技术人提出了使用材料变形(特别是电特性)来测量施加的力和/或其他特性的系统、方法和技术。例如，利用类似于上述的无线低功率传感器，可以监测由支撑垫内的支撑垫泡沫分开的两个膜之间的电容。平均距离改变时电容也改变。附加地或另选地，在支撑垫中可利用导电颗粒填充泡沫或类似材料，并且这种材料可具有根据密度而变化的电阻。向支撑垫施加压力使材料致密化并降低电阻。例如，利用简单的分压器电路，专利技术人将施加到支撑垫(或工具堆栈中的其他可变形部件)的力和其他特性传送到处理器，以用于计算/反馈控制。
[0010]附图和以下描述中示出了本公开的一个或多个示例的细节。根据说明书、附图以及权利要求书，本公开的其他特征、目标和优点将显而易见。
[0011]本文的公开内容包括但不限于以下例示性实施例：
[0012]实施例1是一种机器人油漆修复系统，所述机器人油漆修复系统可包括：可消耗磨料产品，所述可消耗磨料产品被配置为对基底进行研磨；工具，所述工具被配置为驱动所述可消耗磨料产品进行研磨；机器人装置，所述机器人装置被配置为操纵所述工具；以及顺应性附件致动器，所述顺应性附件致动器定位在所述工具和所述基底之间，其中响应于在所述工具和所述基底之间收集的感测数据，驱动所述顺应性附件致动器以向所述可消耗磨料
产品施加期望的力和期望的刚度。
[0013]实施例2是根据实施例1所述的机器人修复系统，所述机器人修复系统任选地还包括：压力供应装置；支撑垫，所述支撑垫被配置为与所述可消耗磨料产品联接；以及压力控制器，所述压力控制器与所述压力供应装置联接，其中所述顺应性附件致动器由来自所述压力供应装置的气动压力驱动，以向所述可消耗磨料产品施加所述期望的力和所述期望的刚度，并且其中所述压力控制器被配置为测量所述机器人装置的实施力，并且被配置为基于所述实施力控制所述压力供应装置内的所述气动压力。
[0014]实施例3是根据实施例2所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种机器人油漆修复系统，所述机器人油漆修复系统包括：可消耗磨料产品，所述可消耗磨料产品被配置为对基底进行研磨；工具，所述工具被配置为驱动所述可消耗磨料产品进行研磨；机器人装置，所述机器人装置被配置为操纵所述工具；和顺应性附件致动器，所述顺应性附件致动器定位在所述工具和所述基底之间，其中响应于在所述工具和所述基底之间收集的感测数据，驱动所述顺应性附件致动器以向所述可消耗磨料产品施加期望的力和期望的刚度。2.根据权利要求1所述的机器人修复系统，所述机器人修复系统还包括：压力供应装置；支撑垫，所述支撑垫被配置为与所述可消耗磨料产品联接；和压力控制器，所述压力控制器与所述压力供应装置联接，其中所述顺应性附件致动器由来自所述压力供应装置的气动压力驱动，以向所述可消耗磨料产品施加所述期望的力和所述期望的刚度，并且其中所述压力控制器被配置为测量所述机器人装置的实施力，并且被配置为基于所述实施力控制所述压力供应装置内的所述气动压力。3.根据权利要求2所述的机器人修复系统，其中在所述机器人装置和所述工具之间的凸缘处测量所述实施力。4.根据权利要求3所述的机器人修复系统，所述机器人修复系统还包括传感器，所述传感器被配置为联接到所述支撑垫、所述工具和所述凸缘中的一者。5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人修复系统，其中所述顺应性力致动器包括由可变形材料封装的多个内部压力室，并且其中所述多个内部压力室以多种不同的构型布置，以实现所述期望的力和所述期望的刚度。6.根据权利要求5所述的机器人修复系统，其中所述期望的力包括范围，并且其中所述期望的刚度包括角刚度和横向刚度中的一者或多者。7.根据权利要求2至6中任一项所述的机器人修复系统，其中所述压力供应装置可以是在所述工具的内部或在所述工具的外部中的一者。8.根据权利要求1至7中任一项所述的机器人修复系统，其中所述机器人装置在没有中间部件的情况下直接联接到所述工具。9.根据权利要求1至8中任一项所述的机器人修复装置，所述机器人修复系统还包括传感器，所述传感器定位在所述支撑垫中并且被配置为测量施加在所述支撑垫上的力。10.一种系统，所述系统包括：可消耗磨料产品，所述可消耗磨料产品被配置为对基底进行研磨；工具，所述工具被配置为驱动所述可消耗磨料产品进行研磨；支撑垫，所述支撑垫被配置为与所述可消耗磨料产品联接；和传感器，所述传感器安装到所述支撑垫并且在由所述工具驱动时随着所述支撑垫旋转，其中所述传感器被配置为测量在用所述可消耗磨料产品研磨所述基底期间发生的所述支撑垫的操作相关数据。11...

【专利技术属性】
技术研发人员：布雷特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：