【技术实现步骤摘要】
一种基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人及其控制方法
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[0001]本专利技术涉及喷涂机器人领域，主要涉及一种基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人及其控制方法。
技术介绍
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[0002]目前，喷涂机器人是工业机器人应用之一，表面喷涂是机械类、电器类外壳等产品制造工艺中表面防锈防腐蚀处理的关键环节，喷涂机器人是一种可自动进行喷涂的工业机器人，已广泛应用于汽车、仪表、电器等产品的涂装生产中。柔索驱动并联机器人是一种利用柔索代替传统并联机器人中的连杆作为驱动元件，在所期望的工作空间中对末端运动平台进行定位和定向的新型机器人，在轻量化的同时，工作空间、工作效率和运行精度都得到了提升，可以适应更复杂的工作环境及更高的工作要求，但是现有的柔索驱动的机器人每根柔索需要单独配备一个驱动电机，这种驱动方式会增加整个机器人制造成本，中国专利“CN202110466483.4”公开了一种具有大工作空间的可移动式电液复合驱动喷涂机器人，驱动柔索包括对称分布的8根绳索，然而柔索驱动的机器人每根柔索都必须配备独立的驱动电机，这种驱动方式增加了喷涂机器人制造成本；此外，此机构具有较大工作空间以及较高的灵活度，同时可以避免驱动绳与工件干涉。但是此机构在实际运行过程中会遇到各种不可预料的复杂工况，故柔索和工件，运动平台和工件之间仍有潜在的安全隐患。因此为了保证喷涂过程中柔索与工件不发生干涉，运动平台与工件不发生碰撞，需要设计一种系统响应迅速、信息处理能力强、成本低的喷涂机器人运动控制方法，对机构进行运动控制和实时监测。
[0003]柔索并联机器人机构...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，其特征在于：包括有外框架、运动平台、变刚度装置、卷筒机构、多齿轮组复合驱动机构、柔索驱动机构；外框架包括移动式基座和下驱动柔索调整模块，移动式基座与下驱动柔索调整模块配合安装，四组移动式基座与下驱动柔索调整模块共同围成一个操作空间，操作空间的中心位置上通过柔索驱动机构悬吊有可升降的运动平台，所述运动平台包括有可调式辅助运动平台和回转运动平台，所述回转运动平台位于可调式运行平台的下方，且通过液压推杆和柔索驱动机构连接固定，所述可调式辅助运动平台上设置有用于驱动柔索驱动机构的且相互配合作用的变刚度装置、卷筒机构以及多齿轮组复合驱动机构；所述多齿轮组复合驱动机构将一个伺服电机的运动传递到四个绕有柔索的卷筒机构上，从而实现四根不同驱动柔索在同时刻的不同收放任务，所述变刚度装置用对称布置安装在卷筒机构支撑板下平面上，柔索驱动机构根据指令通过多齿轮组传动机构驱动可调式辅助运动平台，且通过驱动柔索机构以及液压推杆根据指令协调驱动回转运动平台，并通过对多类传感器采集信息的反馈融合，实现机械、电气、液压一体化，能够有效控制喷涂机器人运行参数，保证喷涂过程中柔索与工件无干涉、末端运动平台与工件无碰撞，实现大空间、无干涉的运动输出。2.根据权利要求1所述的基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，其特征在于：所述的移动式基座分别包括有移动基座主体和升降式移动轮框架，所述移动基座主体四周分别安装有固定支撑板，所述升降式移动轮框架的顶部固定安装在移动基座主体的底部，所述升降式移动轮框架内安装有可导向移动的万向轮驱动电机支架，所述万向轮驱动电机支架上固定安装有万向轮驱动电机，所述万向轮驱动电机的输出轴端安装有万向轮，所述万向轮驱动电机支架的升降通过万向轮升降滚珠丝杠螺母带动，且通过万向轮升降滑柱导向；该机构可实现万向轮的转动驱动移动式基座的运动，并可以完成万向轮的升降，使其离开地面，从而在机器人不需要运动时提供更好的稳定性。3.根据权利要求1所述的基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，其特征在于：所述的下驱动柔索调整模块包括有型材支柱，所述型材支柱上端端部的侧面安装有工业相机作为视觉传感器，摄像头朝向回转运动平台，所述型材支柱的顶部安装有用于承载上驱动柔索的定滑轮，所述型材支柱上安装有竖直设置的同步带，且同步带通过上下两个同步带基座固定安装在型材支柱侧面，所述同步带上安装有用于承载下驱动柔索的移动式滑轮，且移动式滑轮随同步带进行上下运动。4.根据权利要求1所述的基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，其特征在于：所述的可调式辅助运动平台包括有位于可调式辅助运动平台外框架上端面外侧呈矩形对称分布的张紧滑轮，所述可调式辅助运动平台外框架的底端部安装有呈矩形对称分布的下驱动柔索过渡滑轮，所述可调式辅助运动平台外框架的每个边的中部均从中间断开，且通过其之间的辅助运动平台滚珠丝杆对接调整，所述可调式辅助运动平台外框架在调整中通过径向分布的运动滑轨导向；所述辅助运动平台滚珠丝杆的调节通过外部调节机构驱动电机驱动，且通过外部调节机构滑柱导向，所述可调式辅助运动平台外框架上分别安装有与辅助运动平台滚珠丝杆旋合的辅助运动平台丝杠螺母，且外部调节机构滑柱、辅助运动平台滚珠丝杠、辅助运动平台丝杠螺母和外部调节机构驱动电机均安装在可调式辅助运动平台内部槽位中；所述液压推杆上端安装在可调式辅助运动平台的复合双向铰链内，下端通过万向节与
回转运动平台转轴连接，通过两者的限制在可调式辅助运动平台与回转运动平台之间进行运动的传递，通过外部调节机构驱动电机驱动辅助运动平台滚珠丝杆转动，由辅助运动平台滚珠丝杠带动辅助运动平台丝杠螺母运动且配合滚珠丝杆上下方的外部调节机构滑柱导向，从而实现两个可调式辅助运动平台外框架的相对直线运动，达到调整可调式辅助运动平台大小的目的。5.根据权利要求1所述的基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，其特征在于：所述回转运动平台的中部转动安装有回转平台转轴，所述回转平台转轴的上端部通过万向节与液压推杆的底端端部连接，所述回转运动平台的上端面圆周方向上安装有间隔设置的下驱动柔索滑轮，所述下驱动柔索滑轮的底端面安装有回转运动平台壳体，且回转平台转轴的下端部位于回转运动平台壳体内部，所述回转运动平台壳体内安装有陀螺仪传感器，且回转平台转轴的底端还安装有用于测量回转运动平台相对于回转平台转轴转角的转角传感器、喷枪以及距离传感器；液压推杆长度可控，推杆底部安装有液压推杆长度传感器，测量液压推杆的伸缩距离；通过万向节实现可调式辅助运动平台与回转运动平台的运动串联，对回转运动平台的运动进行约束，进而增大末端的灵活性；回转运动平台盖板上安装有四个回转运动平台下驱动柔索滑轮；喷枪则连接于回转运动平台壳体下端，回转运动平台转轴上安装有转角传感器，测量喷涂过程中回转平台相对于回转平台转轴的转角，回转运动平台壳体内部安装有陀螺仪传感器，保持喷枪在喷涂过程中的稳定性，距离传感器安装在喷枪的端部，用于测量喷枪与当前待喷工件的距离。6.根据权利要求1所述的基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，其特征在于：所述的变刚度装置为多个，分别对应固定于可调式辅助运动平台上每个卷筒机构一侧，其包括变刚度装置壳体，所述的变刚度装置壳体呈左右对称分布，整体呈T字型，所述的变刚度壳体上开有供滑轮轴穿过的滑槽，以便滑轮可以通过滑轮轴在壳体内部移动，所述滑槽包括有横向滑槽和竖向滑槽，所述横向滑槽内安装有两间隔设置与其内部滑轨导向的滑轮，所述竖向滑槽为并列设置的两个，其内分别安装有与其内部滑轨导向的滑轮，所述横梁滑槽的两滑轮以及竖向滑槽的滑轮轴端与变刚度装置壳体之间均通过弹簧弹性连接和弹簧固定连接，滑轮在运动时同时受到柔索和弹簧的力，所述的变刚度装置壳体顶部一侧安装有导向滑轮，所述的变刚度装置壳体上部中心位置开槽，安装有三滑轮组，三滑轮组用于改变上驱动柔索进入变刚度装置的方向；其上驱动柔索从可调式辅助运动平台上的张紧滑轮下部穿出，绕至壳体上的导向滑轮，向右延伸至壳体上部三滑轮组中滑轮一与滑轮二中间，由此上驱动柔索进入变刚度装置内部，接着向左延伸至变刚度装置左侧上滑轮上方，绕过变刚度装置左侧上滑轮后从变刚度装置左侧上滑轮下方延伸到变刚度装置右侧上滑轮下方，绕过变刚度装置右侧上滑轮后从变刚度装置右侧上滑轮上方向左延伸到壳体上部三滑轮组中滑轮二与滑轮三中间，上驱动柔索由此穿出变刚度装置，向上接入卷筒机构。7.根据权利要求1所述的基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，其特征在于：所述的卷筒机构分为上驱动柔索卷筒机构和下驱动柔索卷筒机构，下驱动柔索卷筒机构安装在移动式基座主体内，上驱动柔索卷筒机构呈对角线分布在可调式辅助运动平台内板上，包括支撑板、花键轴、卷筒、拉绳位移传感器，...
【专利技术属性】
技术研发人员：訾斌，姜珊珊，赵嘉浩，钱森，周斌，徐峰，李超群，陈志，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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