一种双臂协作柔索并联吊装机器人及其控制方法技术

一种双臂协作柔索并联吊装机器人，包括底座、支撑板、吊臂、尾臂、吊钩、滑轮和滚扬机；其中，支撑板安装在底座上；在吊臂上设有滑轮、吊钩，在尾臂上设有滚扬机，吊钩通过绳索经过吊臂上的滑轮连接尾臂上的滚扬机；此外，还设有一个推杆、两个连接套、两个吊臂和两个尾臂；其中，支撑板上承载着两个吊臂和两个尾臂；每个吊臂和尾臂之间由连接套连接；尾臂之间设有推杆；所述推杆用来控制吊臂的开合角度。能够实时的将各传感器的运行状态以及监测数据和负载的三维环境模型图像显示在人机交互式界面上,能够全面轻易及时的对起吊的状态进行实时监控、调试处理和安全操控。调试处理和安全操控。调试处理和安全操控。

【技术实现步骤摘要】
一种双臂协作柔索并联吊装机器人及其控制方法


[0001]本专利技术涉及的是智能机器人
，具体是一种双臂协作柔索并联吊装机器人及其控制方法。

技术介绍

[0002]吊装机器人(吊机)是起重机的通俗称呼，在船舶、设备、机械、模具等一系列工业产品有广泛的应用。伴随着社会科技的发展，吊机的种类与应用的场景也越来越多，所需起负载品的大小、形状、质量也各不相同。现在的吊机多为单臂吊机，其承载能力差，且在起吊较为复杂，质量不平衡的物体时，需要先使用辅助装置
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吊装框与物体相连接，该结构是在起吊时保持吊装物体平衡的作用，然后再与吊机的吊钩相连接。这使用起来费时费力，且局限性非常大。
[0003]目前，吊装机器人在智能机器人领域的种类繁多。虽然单臂吊机结构简单，操作容易，但是其承载能力相对较差，起吊大型不平衡物体时十分的困难，需要使用吊装框。并且部分小吊机的吊臂杆的长度设计都是固死不变的，工作空间十分受限。也有使用多台吊机合作起吊，但这种情况下，所述起吊机结构较为复杂，所占用的起吊空间很大，吊机在工作时的控制难度也十分大。
[0004]通过专利检索，存在以下已知的技术方案：
[0005]专利1，申请号为“201621391626.0”的一种用于建筑施工的双臂吊机，其主要是涉及的是一种手动葫芦吊机，虽然其双臂受力且有可转动角度的手动葫芦吊机，增加了其工作的效率和使用寿命，但是其双臂之间并无连接，起吊时两臂易随意转动，稳定性较差，并且吊臂的转动空间有限，降低了工作空间。
[0006]专利2，申请号为“201510262833.X”的一种多起重机联合作业辅助起吊装置及方法。通过增加相同起重机的台数来协作起负载体，在不增加起重臂长度的情况下，实现多起重机大工作空间吊装，增大起重机抗失稳能力和吊装稳定性，提高吊装效率。但是多机协同工作时，对每个起重机的控制要十分精确，控制难度较大。而且起吊较大物体时，每个起重机之间要相隔合适的距离，这会导致整个装置占用很大的空间，且工作场景得到了限制。
[0007]由于所提及的吊机存在以上问题，为了保证一个吊机能够准确简单可靠的工作。设计一种双臂协作柔索并联吊装机器人并能解决上述问题，使得吊装过程能够稳定安全快速的进行。

技术实现思路

[0008]本专利技术为克服上述现有技术的不足之处，提供了一种双臂协作柔索并联吊装机器人的设计方法及其控制方法。其特点是不会占用较大空间，工作空间大，双臂启动时稳定牢固，结构简单，操作方便，性能可靠。能够十分快速准确的对物体实施起吊工作，且能应对多种情况。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下的设计方案：
[0010]一种双臂协作柔索并联吊装机器人，包括底座、支撑板、吊臂、尾臂、吊钩、滑轮和滚扬机；其中，支撑板安装在底座上；在吊臂上设有滑轮、吊钩，在尾臂上设有滚扬机，吊钩通过绳索经过吊臂上的滑轮连接尾臂上的滚扬机；此外，还设有一个推杆、两个连接套、两个吊臂和两个尾臂；其中，支撑板上承载着两个吊臂和两个尾臂；每个吊臂和尾臂之间由连接套连接；尾臂之间设有推杆；所述推杆用来控制吊臂的开合角度。
[0011]进一步说，吊臂分为主臂和副臂，由丝杠来控制吊臂的伸缩。
[0012]进一步说，底座可进行360度转动；在底座的下方设有电机和齿轮，并由电机连接着齿轮进行控制；底座上方的一端通过铰链直接与支撑板连接着，另一端通过液压杆与支撑板相连接。
[0013]进一步说，在支撑板的背面固定着一个电机，该电机通过丝杠连接着推杆；支撑板上远离液压杆的位置上有两个对称的转轴，连接套通过该转轴与支撑板相连接。连接套与支撑板直接接触，且在两者的接触处设有一个圆柱滚子轴承与推力球轴承；在连接套中间与顶部各设有一个固定套，用来将连接套固定在支撑板上。
[0014]进一步说，连接套的外型为V型，其中间设有H型的槽；在连接套表面设有轴承凹槽，其中内置圆珠滚子轴承。
[0015]进一步说，滚扬机通过卷筒支架固定在尾臂上；所述卷筒支架的上下端各设有一个装轴承的凹槽，尾臂末端与推杆相连接，推杆连接着丝杠。丝杠在两尾臂的中间，固定在支撑板的另一面。
[0016]进一步说，吊臂分为主臂和副臂；通过连接套将副臂与主臂相连接；连接套设有H型凹槽；
[0017]在主臂的前端设有滑轮支架，在其末端设有转弯滑轮支架；转弯滑轮支架位于主臂末端与连接套接触的区域；通过安装主臂上的电机与丝杠，带动副臂的伸缩。
[0018]进一步说，设有一组传感器，且与吊机的控制电路相连接；前述传感器包括拉线位移传感器、角速度传感器、光栅位移传感器、测力传感器、视觉传感器和激光测距传感器；其中，
[0019]拉线位移传感器安装在绳索的驱动机构上，角速度传感器安装在吊臂的驱动器、底座的驱动器、两吊臂之间的转轴上；光栅测力传感器安装在液压杆上；测力传感器安装在绳索上；视觉传感器安放在底座上，激光测距传感器安放吊钩上。
[0020]一种双臂协作柔索并联吊装机器人的控制方法，在起吊过程中，通过两根绳索的长度差值来改变负载的纵向姿态，通过两根吊臂长度的差值来改变负载的横向姿态；
[0021]在绳索长度以及吊臂长度变化的同时，两吊臂间的夹角也在随时变化，使绳索始终垂直于地面，确保绳索不会过于脱离滑轮，保证了安全性的同时，也使得控制的精准度更高；
[0022]在确定好负载的最终摆放姿态和位置后，放下负载，结束起吊作业。
[0023]进一步说，一种双臂协作柔索并联吊装机器人的控制方法，通过传感器反馈的数据，在吊机工作前，首先进行拉力测试，当起吊物的密度均均匀但形状不规则时，或形状规整但质量不平衡时：
[0024]如果两绳之间承受力的差距在期望值内，则继续起吊；该期望值为50N—100N；
[0025]如果超过期望值，LED实时指示灯就会闪烁警报系统会停止起吊，然后，在人为的
操作下更换吊钩在起负载体上的位置，直到两根绳索的受力差在设定范围内；随后，人工手动控制起吊，或在吊装机器人的控制端输入参数自动起吊。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]首先，所述的双臂协作吊装机器人具有两个吊臂，可以构成柔索并联机构。当两个吊臂在起吊时可以对同一物品(的两端)进行起吊，使得其在工作时两个吊臂共同分担负载的重力，每一个吊臂的所受的力相对减小；而且在起吊时可通过两根绳索的舒张与吊臂的伸缩来控制起负载体的姿势，通过两吊臂之间夹角的协同控制，使得整个起吊作业变得简单稳定安全。
[0028]其次，所述的支撑部分由支撑板支撑，由特定连接套固定在支撑板上，固定套的中间与顶部都设有固定套，以达到加强固定的效果。并且吊臂的运动，一方面是依靠底部的转盘，另一方面依靠推杆推动尾臂，使两个吊臂绕着各自的轴转动，同时由于推杆与吊臂构成一个三角结构，使其在吊装作业时有较强的抗干扰能力，稳定性和安全性。
[0029]最后，所述的吊臂分区主臂和副臂，副臂的移动依靠着丝杠，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双臂协作柔索并联吊装机器人，包括底座、支撑板、吊臂、尾臂、吊钩、滑轮和滚扬机；其中，支撑板安装在底座上；在吊臂上设有滑轮、吊钩，在尾臂上设有滚扬机，吊钩通过绳索经过吊臂上的滑轮连接尾臂上的滚扬机；其特征在于：还设有一个推杆、两个连接套、两个吊臂和两个尾臂；其中，支撑板上承载着两个吊臂和两个尾臂；每个吊臂和尾臂之间由连接套连接；尾臂之间设有推杆；所述推杆用来控制吊臂的开合角度。2.根据权利要求1所述的一种双臂协作柔索并联吊装机器人，其特征在于：吊臂分为主臂和副臂，由丝杠来控制吊臂的伸缩；底座可进行360度转动；在底座的下方设有电机和齿轮，并由电机连接着齿轮进行控制；底座上方的一端通过铰链直接与支撑板连接着，另一端通过液压杆与支撑板相连接。3.根据权利要求1所述的一种双臂协作柔索并联吊装机器人，其特征在于：在支撑板的下方固定着一个电机，该电机通过丝杠连接着推杆；在支撑板上远离液压杆的位置设有两个转轴；在连接套中间与顶部各设有一个固定套；连接套通过该转轴与支撑板相连接，且在两者的接触端面处设有一个圆柱滚子轴承与推力球轴承；即用来将连接套固定在支撑板的转轴上。4.根据权利要求1所述的一种双臂协作柔索并联吊装机器人，其特征在于：连接套的外型为V型，其中间设有H型的槽；在连接套中间设有一个固定套；在连接套表面设有轴承凹槽，其中内置圆珠滚子轴承。5.根据权利要求1所述的一种双臂协作柔索并联吊装机器人，其特征在于：滚扬机通过卷筒支架固定在尾臂上；所述卷筒支架的上下端设有一个凹槽，凹槽内放置轴承，尾臂末端与推杆相连接；在两尾臂的中间设有丝杠；该丝杠的一端与推杆相连，另一端与支撑板的固定连接；丝杠为滚珠丝杠。6.根据权利要求1所述的一种双臂协作柔索并联吊装机器人，其特征在于：吊臂分为主臂和副臂；通过连接套将副臂与主臂相连接；在主臂的前端设有滑轮支架，在其末端设有转弯滑轮支架；通过安装主臂上的电机与丝杠，带动副臂的伸缩。7.根据权利要求1所述的一种双臂协作柔索并联吊装机器人，其特征在于：设有主控工控机、人机交互系统、运动控制板卡、驱动器以及反馈模块，并相互以串行总线方式进行通信，构成一个通信网络系统；反馈模块包括传感器以及LED指示灯，且与吊机的控制电路相连接；前述传感器包括拉线位移传感器、角速度传感器、光栅位移传感器、测力传感器、视觉传感器和激光测距传感器；其中，拉线位移传感器安装在绳索的驱动机构上，角速度传感器安装在吊臂的驱动器、底座的驱动器、两吊臂之间的转轴上；光栅测力传感器安装在液压杆上；测力传感器安装在绳索上；视觉传感器安放在底座上，激光测距传感器安放吊钩上。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：周斌，汪志远，陈嘉鑫，杜应流，施长坤，
申请(专利权)人：安徽应流集团霍山铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：