一种仿生象喷涂机器人及喷涂控制方法技术

本发明专利技术公开了一种仿生象喷涂机器人，包括机器人本体及设于机器人本体上的第一主控板、第一无线通讯模块、温度传感器模块、测距传感器模块、惯性导航模块、摄像头；第二主控板、第二无线通讯模块、平衡模块、红外避障传感器、激光膜厚检测传感器；油漆罐箱、喷涂软管出口、油漆浇灌入口、喷涂软管、锂电池箱，所述油漆罐箱内设有喷涂泵和超声波液位传感器；仿生象鼻传动机构，所述激光膜厚检测传感器设于仿生象鼻传动机构的延伸末端，所述喷涂软管的喷涂口也位于仿生象鼻传动机构的延伸末端；仿生象足运动机构。本发明专利技术实现人工遥控控制机器人进行喷涂作业的同时，通过独特的象鼻仿生机构可以实现喷涂灵活无视喷涂死角等问题，提高了喷涂工作效率。作效率。作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生象喷涂机器人及喷涂控制方法


[0001]本专利技术涉及喷涂
，尤其涉及一种仿生象喷涂机器人及喷涂控制方法。

技术介绍

[0002]在船舱喷涂工作中，油漆工人往往伴随这高温中暑，气体中毒，易燃气体遇明火发生爆炸等危险，同时伴随着大量工作劳动工作效率也比较低。船舱喷涂机器减小了此类危险发生的概率同时提高了喷涂工作的效率，但是在操作机器的过程中也伴随着一些危险，船舱空间狭小，有时必须需要人工喷涂处理，早期船舱喷涂机器并不能灵活处理喷涂工作，并且机器运作在船舱安全系数低的情况下还是比较容易发生爆炸等事故。
[0003]如今，随着数字孪生技术趋于成熟，GPS和北斗导航系统配备完善的情况下，使机器人在狭小封闭的空间内工作变得越来越可视化，精确化，自动化，系统化。但是船舱狭小的喷涂工作空间内，却没有相应的结合了数字孪生技术和导航系统控制系统以控制机器人替代人工工作。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为了克服
技术介绍
的不足，本专利技术的第一目的是公开一种仿生象喷涂机器人；第二目的是公开上述机器人的喷涂控制方法。
[0005]技术方案：本专利技术所公开的仿生象喷涂机器人，包括机器人本体及设于机器人本体上的：
[0006]第一主控板、第一无线通讯模块、温度传感器模块、测距传感器模块、惯性导航模块、摄像头；
[0007]第二主控板、第二无线通讯模块、平衡模块、红外避障传感器、激光膜厚检测传感器；
[0008]油漆罐箱、喷涂软管出口、油漆浇灌入口、喷涂软管、锂电池箱，所述油漆罐箱内设有喷涂泵和超声波液位传感器；
[0009]仿生象鼻传动机构，所述激光膜厚检测传感器设于仿生象鼻传动机构的延伸末端，所述喷涂软管的喷涂口也位于仿生象鼻传动机构的延伸末端；
[0010]仿生象足运动机构。
[0011]进一步的，所述锂电池箱上设有充电端口，并通过稳压模块向各电子部件进行供电。
[0012]进一步的，所述第一主控板连接并控制第一无线通讯模块、温度传感器模块、测距传感器模块、惯性导航模块、摄像头及超声波液位传感器；所述第二主控板连接并控制第二无线通讯模块、平衡模块、红外避障传感器、激光膜厚检测传感器、喷涂泵、仿生象鼻传动机构及仿生象足运动机构。
[0013]进一步的，所述仿生象鼻传动机构包括设于机器人本体上的机架，所述机架沿着象鼻延伸方向依次设有直线电机、丝杠、前端盖、连接孔套，所述直线电机水平并列设置两
个，其驱动端分别连接有丝杠，所述前端盖固定于机架上，所述丝杠延伸至前端盖，并通过丝杠轴承连接，所述连接孔套固定在前端盖上，所述前端盖上固定有第一固定轴并向象鼻延伸方向延伸，所述第一固定轴上同轴套设中套，所述中套与第一固定轴通过第一内环套筒连接，每根丝杠的侧边分别设有一根与其平行的传动杆，所述传动杆的一端通过丝杠套与丝杠连接，另一端延伸至中套侧边并通过连接件与中套外侧连接；
[0014]所述第一固定轴端部沿着象鼻延伸方向依次设有第一渐开线环形齿球齿轮机构、第二渐开线环形齿球齿轮机构、第三渐开线环形齿球齿轮机构，所述第一渐开线环形齿球齿轮机构和第二渐开线环形齿球齿轮机构之间设有第一十字传动机构，所述第二渐开线环形齿球齿轮机构和第三渐开线环形齿球齿轮机构之间设有第二十字传动机构，所述第三渐开线环形齿球齿轮机构连接有第二固定轴，所述第二固定轴上套设第二内环套筒，所述第一十字传动机构包括与第一渐开线环形齿球齿轮机构连接的第一十字传动件一、与第二渐开线环形齿球齿轮机构连接的第一十字传动件二及第一十字转轴，所述第一十字传动件一和第一十字传动件二均为U型结构，其U型支杆分别与第一十字转轴的同轴两端连接；所述第二十字传动机构包括与第二渐开线环形齿球齿轮机构连接的第二十字传动件一、与第三渐开线环形齿球齿轮机构连接的第二十字传动件二及第二十字转轴，所述第二十字传动件一和第二十字传动件二均为U型结构，其U型支杆分别与第二十字转轴的同轴两端连接；所述第二内环套筒外壁设有内环转轴；所述中套同轴固定连接有第一外套、所述第一外套延伸形成与第一十字传动件二相同的U型结构，其U型支杆分别与第一十字传动件二的U型支杆通过第一十字转轴的所在轴对应连接，所述第二渐开线环形齿球齿轮机构套设第二外套，所述第二外套两端均延伸形成U型支杆，以第一外套的相同方式分别与第一十字传动件一和第二十字传动件二连接，所述第三渐开线环形齿球齿轮机构套设第三外套，所述第三外套以第二外套的相同方式分别与第二十字传动件一和内环转轴连接，所述激光膜厚检测传感器设于第二固定轴端部。
[0015]进一步的，所述第一内环套筒与第二内环套筒结构相同，包括第一内环，所述第一内环内侧、外侧分别通过相互垂直的第一内环转轴、第二内环转轴，分别与第一固定轴的外壁、中套的内壁连接，通过传动杆的伸缩运动，带动中套进行左右偏摆及上下仰俯运动。
[0016]进一步的，所述传动杆上设有弯折方向相互垂直的两个铰链转轴，使得中套发生偏转时，传动杆传动方向不发生偏移。
[0017]进一步的，所述仿生象足运动机构为四个仿生象足，每个仿生象足包括设于机器人本体上的第一舵机，所述第一舵机的驱动端连接第二舵机，所述第二舵机外固定有舵机座，所述第二舵机的驱动端固定有大腿件，所述大腿件通过连接轴连接小腿件，所述大腿件上设有第三舵机，所述第三舵机驱动端通过转轴连杆连接小腿件，通过控制第一舵机、第二舵机及第三舵机实现对仿生象足的控制。
[0018]上述仿生象喷涂机器人的喷涂控制方法，包括以下步骤：
[0019]S1、规划喷涂轨迹，规划轨迹主要步骤为：喷涂表面造型、设置参数、生成喷涂轨迹、生成机器人运动轨迹，包括象鼻运动和腿部运动、分析仿真和生成机器人控制程序，控制关节电机运动；其中喷涂表面造型阶段，通过三维造型或者点云扫描获得，经过造型获得喷涂曲面CAD数据；
[0020]S2、假设油漆黏度、温度、气压和湿度保持不变，将喷图表面的CAD数据导入轨迹规
划软件，设定喷头的张角、涂料速率通量、预期喷涂膜厚和允许喷涂偏差，生成喷涂轨迹，完成轨迹规划和优化，通过参数，自动生成喷涂轨迹，优化得到喷涂耗时最短的方案，喷头在某一位置的喷涂区域可以表示为圆形区域，喷涂圆形区域半径为R，喷头轨迹就是喷头在每一位置的解集，轨迹中某一点喷头的位置可以表示为(X、Y、Z、α、β、γ)，其中X、Y、Z表示为喷头相对于固定笛卡尔坐标系XYZ的位置，α、β、γ分别表示喷头相对于XYZ轴的转动角度；
[0021]S3、通过机器人逆运动学原理，将生成的喷头轨迹转换为机器人各个关节的运动轨迹；
[0022]S4、根据前面各步骤的数据搭建仿真环境，对机器人喷头轨迹，运动轨迹、喷涂表面进行图形化显示，显示喷头沿指定路劲喷涂时被喷涂表面的涂料覆盖情况并列出喷涂表面的平均厚度和最大偏差数据，同时可以仿真机器人和工件是否有发生碰撞等情况；
[0023]S5、仿真结束，将机器人运动轨迹导入程序生成模块，设定机器人初始位置和机器人各关节初始状态，生成机器人各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生象喷涂机器人，其特征在于，包括机器人本体及设于机器人本体上的：第一主控板(1
‑
1)、第一无线通讯模块、温度传感器模块(1
‑
2)、测距传感器模块(1
‑
3)、惯性导航模块(1
‑
4)、摄像头(1
‑
5)；第二主控板(2
‑
1)、第二无线通讯模块、平衡模块(2
‑
2)、红外避障传感器(2
‑
3)、激光膜厚检测传感器(2
‑
4)；油漆罐箱(3
‑
1)、喷涂软管出口(3
‑
2)、油漆浇灌入口(3
‑
3)、喷涂软管(3
‑
4)、锂电池箱，所述油漆罐箱(3
‑
1)内设有喷涂泵和超声波液位传感器；仿生象鼻传动机构，所述激光膜厚检测传感器(2
‑
4)设于仿生象鼻传动机构的延伸末端，所述喷涂软管(3
‑
4)的喷涂口也位于仿生象鼻传动机构的延伸末端；仿生象足运动机构。2.根据权利要求1所述的仿生象喷涂机器人，其特征在于：所述锂电池箱上设有充电端口，并通过稳压模块向各电子部件进行供电。3.根据权利要求1所述的仿生象喷涂机器人，其特征在于：所述第一主控板(1
‑
1)连接并控制第一无线通讯模块、温度传感器模块(1
‑
2)、测距传感器模块(1
‑
3)、惯性导航模块(1
‑
4)、摄像头(1
‑
5)及超声波液位传感器；所述第二主控板(2
‑
1)连接并控制第二无线通讯模块、平衡模块(2
‑
2)、红外避障传感器(2
‑
3)、激光膜厚检测传感器(2
‑
4)、喷涂泵、仿生象鼻传动机构及仿生象足运动机构。4.根据权利要求1所述的仿生象喷涂机器人，其特征在于：所述仿生象鼻传动机构包括设于机器人本体上的机架(4
‑
1)，所述机架(4
‑
1)沿着象鼻延伸方向依次设有直线电机(4
‑
2)、丝杠(4
‑
3)、前端盖(4
‑
4)、连接孔套(4
‑
5)，所述直线电机(4
‑
2)水平并列设置两个，其驱动端分别连接有丝杠(4
‑
3)，所述前端盖(4
‑
4)固定于机架(4
‑
1)上，所述丝杠(4
‑
3)延伸至前端盖(4
‑
4)，并通过丝杠轴承(4
‑
6)连接，所述连接孔套(4
‑
5)固定在前端盖(4
‑
4)上，所述前端盖(4
‑
4)上固定有第一固定轴(4
‑
7)并向象鼻延伸方向延伸，所述第一固定轴(4
‑
7)上同轴套设中套(4
‑
8)，所述中套(4
‑
8)与第一固定轴(4
‑
7)通过第一内环套筒(4
‑
9)连接，每根丝杠(4
‑
3)的侧边分别设有一根与其平行的传动杆(4
‑
10)，所述传动杆(4
‑
10)的一端通过丝杠套(4
‑
11)与丝杠(4
‑
3)连接，另一端延伸至中套(4
‑
8)侧边并通过连接件与中套(4
‑
8)外侧连接；所述第一固定轴(4
‑
7)端部沿着象鼻延伸方向依次设有第一渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
12)、第二渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
13)、第三渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
14)，所述第一渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
12)和第二渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
13)之间设有第一十字传动机构(4
‑
15)，所述第二渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
13)和第三渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
14)之间设有第二十字传动机构(4
‑
16)，所述第三渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
14)连接有第二固定轴(4
‑
17)，所述第二固定轴(4
‑
17)上套设第二内环套筒(4
‑
18)，所述第一十字传动机构(4
‑
15)包括与第一渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
12)连接的第一十字传动件一(4
‑
15
‑
1)、与第二渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
13)连接的第一十字传动件二(4
‑
15
‑
2)及第一十字转轴(4
‑
15
‑
3)，所述第一十字传动件一(4
‑
15
‑
1)和第一十字传动件二(4
‑
15
‑
2)均为U型结构，其U型支杆分别与第一十字转轴(4
‑
15
‑
3)的同轴两端连接；所述第二十字传动机构(4
‑
16)包括与第二渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
13)连接的第二十字传动件一(4
‑
16
‑
1)、与第三渐开线环形齿球齿轮机构(4
‑
14)连接的第二十字传动件二(4
‑
16
‑
2)及第
二十字转轴(4
‑
16
‑
3)，所述第二十字传动件一(4
‑
16
‑
1)和第二十字传动件二(4
‑
16
‑
2)均为U型结构，其U型支杆分别与第二十字转轴(4
‑
16
‑
3)的同轴两端连接；所述第二内环套筒(4
‑
18)外壁设有内环转轴(4
‑
18
‑
1)；所述中套(4
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文杰，赵福海，刘志强，王后连，祝中杰，陈日凡，曹雯静，金楹杰，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：