一种混合驱动柔索并联机器人实时故障检测装置及方法，属于三自由度机器人检测装置及方法。检测装置包括传感器组、信号处理中心及控制中心三大部分；在并联机器人运行时，传感器组通过调理电路及无线收发电路与信号处理中心的测量工控机连接，信号处理中心的测量工控机通过通信装置与控制中心的主工控机连接，主工控机通过伺服电机与传感器组中的视觉传感器相连，从而完成信号采集、调理、分析以及最终的电机定位、视觉传感器呈现故障点。优点：该检测装置及方法能够有效、及时的检测出机器人的常见的各类故障。系统响应快速、信息处理能力强、可靠性好、工作效率高；能精确和有效的检测故障点；采用的视觉传感器，能及时直观的观察工控现场状况。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三自由度机器人检测装置及方法，特别是一种。
技术介绍
三自由度混合驱动柔索并联机器人以其高刚度、高精度、高负载及结构紧凑等特点，迅速应用于大件装配、运动模拟、空间对接、加工制造等领域。在专利申请号为 200910233341. 2的专利文献中，公开了《空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机构》，该混合驱动柔索并联机器人机构创新出了特殊的混合驱动装置，该机构是一种新型的、结构简单的、并兼容了传统并联机器人的高效率、高承载力、高可调性及大负载运转等的特点， 弥补了传统机械缺乏的柔性和伺服机构不能承受大载荷的缺陷。实现高性能运动输出的新型空间三维平动自由度柔索并联机器人。在专利申请号为201010580191. 5的专利文献中，公开了《三自由度混合驱动柔索并联机器人控制装置及方法》，完善了该混合驱动柔索并联机器人运动的灵活性、稳定性和精确性，提供了一种新型的、较为先进的空间三维平动自由度柔索并联机器人控制装置及方法。虽然弥补了并联机构的惯性大、非线性以及易受系统模型的参数摄动、重物块在运动中随机风等外界干扰的影响，但仍然容易出现并联机器人包括运行中断、负荷超载等故障，也不能实现实时监控，不能保证并联机器人的高效率工作，直接影响机构的稳定性及可靠性，机器人的使用安全性和寿命也将大大降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种， 解决并联机器人容易出现包括运行中断、负荷超载等故障，不能实现实时监控，不能保证并联机器人的高效率工作，直接影响机构的稳定性及可靠性的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术的检测装置及方法运用在空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机器人，主要由传感器组、信号处理中心及控制中心三大部分组成；其中所述传感器组包括重力传感器、光栅位移传感器、张力传感器、视觉传感器；所述的信号处理中心包括信号调理电路、无线信号收发电路、微控制器单元和测量工控机；所述的控制中心包括报警电路、反馈电路、主工控机、显示设备和伺服电机；在并联机器人运行时，传感器组通过调理电路及无线收发电路与信号处理中心的测量工控机连接， 信号处理中心的测量工控机通过通信装置与控制中心的主工控机连接，主工控机通过伺服电机与传感器组中的视觉传感器相连，从而完成信号采集、调理、分析以及最终的电机定位、视觉传感器呈现故障点。所述的传感器组共有10个传感器，包括重力传感器1个、光栅位移传感器3个、张力传感器4个和2个视觉传感器；其中所述的重力传感器和光栅位移传感器均安装在柔索并联机器人的载物平台上，张力传感器安装在四根柔索上；所述的3个光栅位移传感器载物平台上，3个光栅位移传感器分别测量X方向、Y方向、Z方向的位移；所述的4个张力传感器分别安装在4根柔索上，每一组结构相同；所述的2个视觉传感器分别安装在并联机器人平台的顶部和底部，分别对并联机构的柔索和重物进行视频监控，各个传感器都连接到信号处理中心的信号调理电路。所述的信号处理中心包括信号调理电路、模/数转换芯片、微控制器单元、时钟芯片、无线信号收发芯片、无线信号天线、外部扩展电路接口和测量工控机，其中所述的2个无线信号收发芯片分别与2个无线信号天线连接并形成2个收发信号组，时钟芯片接入微控制器单元和测量工控机，信号调理电路与模数转换芯片相连，模数转换芯片与微控制器单元连接，微控制器单元的输出端接到一组无线信号发送芯片和外部扩展电路接口，另一个收发信号组接入测量工控机。所述的控制中心包括主工控机、报警模块、LED显示模块、IXD显示模块和伺服电机，所述的报警模块、LED显示模块、IXD显示模块和伺服电机分别与主工控机连接，主工控机与控制装置的并联机器人控制系统连接，伺服电机的输出端与安装在平台顶部的视觉传感器相连。所述检测方法包括如下步骤1、空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机器人在牵引重物块运动时，检测装置开始初始化，载入系统运行时的危险阈值；2、安装在并联机器人上的1个重力传感器、3个张力传感器和4个光栅位移传感器这三类传感器开启，开始进行检测，所得信号通过信号调理电路处理、模/数转换后，不断传送到微控制单元；3、微控制单元将初步处理过的信号组再次调解成可无线发送信号后，通过无线信号发送芯片、无线信号接收芯片和两组天线完成检测信号组从微控制单元到测量工控机的传送；4、测量工控机将对检测信号组进行初步判断，检查各类信号是否超出危险阈值，从而判断并联机器人在运行时是否有故障产生，并将每次检测后产生的检测信号存储到与外部接口相连的存储器中；5、测量工控机如若判断出检测信号超出危险阈值，将通过通信装置把检测信号发送给主工控机；6、主工控机对接收到的检测信号进行更为详尽的分析和处理，完成并联机器人的力学计算、控制系统解算，定位到具体故障点、完成现场状态呈现并通过LED显示故障点，运算出控制视觉传感器的伺服电机的转角与转速、完成视频定位到故障点并通过LCD液晶显示器显示故障点的动态视频实时状况，此外，主工控机还将解算出的控制信号传送至并联机器人的控制系统中进行反馈控制；以保证能在第一时间内检测故障、记录故障、分析故障、 修复故障以及接入控制系统用以调整故障；7、主工控机、测量工控机、微控制单元之间以串行总线方式和无线信号收发进行通信， 构成一个通信网络系统。有益效果，由于采用了上述方案，安装上检测装置以及采用上述检测方法，能够实现空间三维平动自由度运动混合驱动柔索并联机器人的多传感器复合实时故障检测技术。1、空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机器人检测装置采用分布式集成化结构，由采集管理级微控制单元、测量管理级测量工控机和操作管理级主控工控机三部分共同完成，并加以无线传感信号传输，通信装置构成。这种检测技术综合了传感器检测精度高、抗干扰能力强、可靠性和工控机开放性程度高、信息处理能力强、实时调整优点突出、通用性好的特点；2、可以对同一个系统处于不同的工作条件中或有不同使用要求时，对控制中心赋予不同的权限，并设置不同的报警临界值，从而使检测系统工作合理；3、本专利技术运用4类传感器，各传感器协同复合工作，大大减小了故障点的检测的纰漏；4、以测量工控机为中心的测量系统，采用信号采集与传感器相结合的方式，最大限度地完成测试工作的全过程，既能实现对信号的采集，又能对所获信号进行分析处理，实时将处理过的信号组发送给操作管理级；5、本专利技术所采用的各类仪器不会给提升系统带来任何安全隐患，安全可靠；采用的无线通信技术，具有很高的通信速率和通信可靠性，系统响应快速；传感器节点工作条件好， 安装维护方便；无线传感器功耗低；6、本专利技术中的视觉传感器，能够很好的完成故障点的视觉定位，更精确、具象的呈现工作现场。本专利技术的优点该三自由度混合驱动柔索并联机器人多传感器复合实时故障检测装置及方法能够有效、及时的检测出机器人的常见的各类故障。采用的分布模式，具有系统响应快速、信息处理能力强、可靠性好；采用的多传感器复合结构，能更为精确和有效的检测故障点；无线收发结构，提高了系统的抗干扰性、更为方便的布置各类传感器；采用的视觉传感器，能及时直观的观察工控现场状况。本专利技术的应用能够大大增强了混合驱动柔索并联机器人的稳定性和可靠性，从而提高并联机器人的工作效率。并且，本专利技术还可逐渐推广至各类并联机器人。附图说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：訾斌，林俊，朱真才，吴瑕，曹建斌，魏明生，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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