一种全向移动机器人自动化测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术属于航空、航天智能制造技术领域，具体涉及一种全向移动机器人自动化测量系统及测量方法。包括六轴工业机器人、电控柜、激光雷达测量系统、全向重载移动机器人、电源系统、立体安全防护系统以及用于全向重载移动机器人自动充电的分体式充电站；六轴工业机器人固定安装在全向重载移动机器人的前部上端面；电控柜固定安装在全向重载移动机器人的后部上端面；电源系统和立体安全防护系统设置在全向重载移动机器人上，激光雷达测量系统包含激光测量雷达、激光测量雷达控制器以及数据处理计算机；激光测量雷达安装在六轴工业机器人末端。解决了全向重载移动机器人运行到站点后的精确定位的问题，提高了全向重载移动机器人到达各站位时的位姿精度。达各站位时的位姿精度。达各站位时的位姿精度。

【技术实现步骤摘要】
一种全向移动机器人自动化测量系统及测量方法


[0001]本专利技术属于航空、航天智能制造
，具体涉及一种全向移动机器人自动化测量系统及测量方法。

技术介绍

[0002]目前在大型构件装配测量领域，大型高端装备对于装配质量的要求越来越高，无应力精确数字化装配以及柔性自动化装配以开始逐步应用于生产，但这对大空间范围内的快速测量提出了较高需求。现有测量手段主要采用光学摄影测量技术，受到景深以及成像视场大小的约束，能够满足局部测量，但整体测量则准备周期长，受环境光影响大，越来越难以满足大型构件更高的测量需求。且需要较大配重来平衡整车重心，导致整车质量过重，稳定性和刚性较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，针对航空、航天领域的大型构件的检测的现状，提供一种全向移动机器人自动化测量系统及测量方法。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案是：一种全向移动机器人自动化测量系统及测量方法，包括六轴工业机器人、电控柜、激光雷达测量系统、全向重载移动机器人、电源系统、立体安全防护系统以及用于全向重载移动机器人自动充电的分体式充电站；所述六轴工业机器人固定安装在全向重载移动机器人的前部上端面；所述电控柜固定安装在全向重载移动机器人的后部上端面；所述电源系统和立体安全防护系统设置在全向重载移动机器人上，所述激光雷达测量系统包含激光测量雷达、激光测量雷达控制器以及数据处理计算机；所述激光测量雷达安装在六轴工业机器人末端；所述激光测量雷达控制器固定安装在电控柜内部右侧；所述数据处理计算机固定安装在电控柜上部。
[0005]进一步的，所述激光测量雷达控制器与激光测量雷达连接，用于控制激光测量雷达的运行；所述数据处理计算机与激光测量雷达控制器连接，用于测量数据的处理、保存以及显示。
[0006]进一步的，所述全向重载移动机器人包括车体模块、顶升组件、底盘防护系统、激光Slam导航雷达、麦克纳姆轮驱动组件、二维码相机以及车载控制系统；所述顶升组件安装在车体模块两侧端部，用于将整车抬升；所述底盘防护系统安装在车体模块四角使车体模块四周360度无死角安全防护；所述激光Slam导航雷达安装固定在电控柜沿车体轴向中心处上方高处，用于车体模块导航定位；所述麦克纳姆轮驱动组件安装在车体模块底部四个角落上，实现车体模块全向移动，能够实现前后方向、横向、斜向移动以及零回转半径转动；所述二维码相机布置于车体模块底部中心处，用于车体模块到达站点后的二次精确定位；所述车载控制系统安装在车体模块内部，对顶升组件、底盘防护系统、激光Slam导航雷达、麦克纳姆轮驱动组件、二维码相机进行控制。
[0007]进一步的，所述电源系统包括大容量磷酸铁锂电池、逆变器；所述大容量磷酸铁锂
电池固定安装在全向重载移动机器人车体中部，所述逆变器安装固定在电控柜内部；所述大容量磷酸铁锂电池与逆变器连接。
[0008]进一步的，所述立体安全防护系统包含7组3D安全视觉相机，所述3D安全视觉相机分别固定安装在全向重载移动机器人上端面以及电控柜上部高处。
[0009]进一步的，所述分体式充电站可布置于设定的充电区域，可在测量场内或者外场角落。
[0010]一种采用上述全向移动机器人自动化测量系统的自动化测量方法，步骤如下：
[0011]S1.待测大部件进入测量区域，停靠在指定位置；
[0012]S2.全向重载移动机器人在测量场内手动走一圈完成激光导航地图构建，并确定所有用到的站点，并在站点位置贴上16宫格二维码；
[0013]S3.外围安全系统复位完成后，测量开始：操纵员可以任意选择一站位开始测量，任意两个测量站位之间可以安全到达，并执行测量工作；
[0014]S4.全向重载移动机器人通过Slam激光导航，接近目标站位时先减速，采用Slam激光导航粗定位后，通过二维码相机读取地面固定的16宫格二维码进行二次精定位，两次定位相结合，以满足激光雷达测量所需的定位精度；
[0015]S5.全向重载移动机器人到位停车后，为满足激光测量雷达测量工作中的稳定性，全向重载移动机器人通过车载控制系统控制顶升组件顶升，将整个系统举升离地；
[0016]S6.六轴工业机器人带动激光雷达测量系统调整测量位姿，采用与厂房基准粗建坐标系再用全局基准建立坐标系，然后开始零件扫描；
[0017]S7.站位测量任务完成后，全向重载移动机器人内置的车载控制系统控制顶升组件收起，全向重载移动机器人启动，运行至下一处站点，重复以上步骤直至所有站位都测量完成。
[0018]采用上述技术方案后，本专利技术具有以下积极的效果：
[0019](1)本专利技术由全向重载移动机器人和六轴工业机器人组成，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。
[0020](2)本专利技术激光测量雷达布置在六轴工业机器人末端，具有多个自由度，且六轴工业机器人安装固定在车体前部，使得激光测量雷达工作范围大，灵活度高，且外径尺寸小，适合大型构件的柔性检测作业。
[0021](3)本专利技术采用电控柜后置以及大容量磷酸铁锂电池在车体内部沿中心后置方式，使得系统整体重心在全向重载移动机器人中心处，克服了安装于全向重载移动机器人前置产生的较大倾覆力矩，防止激光雷达测量工作过程中全向重载移动机器人发生倾覆或晃动，同时无需再使用配重，有效降低了整车的质量。
[0022](4)本专利技术采用激光Slam导航粗定位和站点二维码精定位的导航定位系统，解决了全向重载移动机器人运行到站点后的精确定位的问题，提高了全向重载移动机器人到达各站位时的位姿精度。同时在车体两侧布置有顶升装置，精确定位后将整车抬升离地，为激光测量雷达测量系统提供高刚性、高稳定性的平台，进一步保证了测量系统的稳定性。
附图说明
[0023]为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中
[0024]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0025]图2为本专利技术的全向重载移动机器人的结构示意图一；
[0026]图3为本专利技术的全向重载移动机器人的结构示意图二。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0028]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全向移动机器人自动化测量系统，其特征在于：包括六轴工业机器人(100)、电控柜(200)、激光雷达测量系统(300)、全向重载移动机器人(400)、电源系统(500)、立体安全防护系统(600)以及用于全向重载移动机器人(400)自动充电的分体式充电站(700)；所述六轴工业机器人(100)固定安装在全向重载移动机器人(400)的前部上端面；所述电控柜(200)固定安装在全向重载移动机器人(400)的后部上端面；所述电源系统(500)和立体安全防护系统(600)设置在全向重载移动机器人(400)上，所述激光雷达测量系统(300)包含激光测量雷达(301)、激光测量雷达控制器(302)以及数据处理计算机(303)；所述激光测量雷达(301)安装在六轴工业机器人(100)末端；所述激光测量雷达控制器(302)固定安装在电控柜(200)内部右侧；所述数据处理计算机(303)固定安装在电控柜(200)上部。2.根据权利要求1所述的全向移动机器人自动化测量系统，其特征在于：所述激光测量雷达控制器(302)与激光测量雷达(301)连接，用于控制激光测量雷达(301)的运行；所述数据处理计算机(303)与激光测量雷达控制器(302)连接，用于测量数据的处理、保存以及显示。3.根据权利要求1所述的全向移动机器人自动化测量系统，其特征在于：所述全向重载移动机器人(400)包括车体模块(401)、顶升组件(402)、底盘防护系统(403)、激光Slam导航雷达(404)、麦克纳姆轮驱动组件(405)、二维码相机(406)以及车载控制系统(407)；所述顶升组件(402)安装在车体模块(401)两侧端部，用于将整车抬升；所述底盘防护系统(403)安装在车体模块(401)四角使车体模块(401)四周360度无死角安全防护；所述激光Slam导航雷达(404)安装固定在电控柜(200)沿车体轴向中心处上方高处，用于车体模块(401)导航定位；所述麦克纳姆轮驱动组件(405)安装在车体模块(401)底部四个角落上，实现车体模块(401)全向移动，能够实现前后方向、横向、斜向移动以及零回转半径转动；所述二维码相机(406)布置于车体模块(401)底部中心处，用于车体模块(401)到达站点后的二次精确定位；所述车载控制系统(407)安装在车体模块(401)内部，对顶升组件(402)、底盘防护...

【专利技术属性】
技术研发人员：张刚，徐志文，张庆龙，贺元敏，杨龙，
申请(专利权)人：华中科技大学无锡研究院，
类型：发明
国别省市：