CN109746941A - 一种机器人智能控温防护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人智能控温设备技术领域,具体是一种机器人智能控温防护系统,包括一安设在机器人外的防护服,一对该防护服进行参数的设置和读取、通过启停以实现防护服控温的温度控制装置,一用于实时显示上述温度控制装置的远程监测装置。本发明具有以下有益效果:1、升温快(从开机到升温至5℃仅需10分钟)、温度可控、体积小等优点,由此制作出的防护服装易于穿脱;2、通过伴热带加热,将机器人与防护服之间的微环境温度保持在最佳值,保证机器人在‑40~5℃的低温环境中正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及机器人智能控温设备技术领域,具体是一种机器人智能控温防护系统。
背景技术
工业机器人的正常工作范围是5~45℃,在低于5℃的环境中,机器人内部的油脂黏稠度增高,会造成设备运行阻力大、关节负荷过高、运行轨迹不顺畅甚至偏离等问题,对机器人会造成极大伤害,甚至死机。
国外机器人厂家主要通过提升机器人减速器、伺服电机等金属材料性能、向油脂中添加防冻剂等方式,使机器人在-40℃的温度环境下运行。改变成分的润滑油价格昂贵,且油脂成分是保密的,擅自添加油脂成分可能会损坏机器人轴的齿轮和齿轮箱的密封圈。此外,有些机器人厂家通过增加电动机电流达到预热机器的效果,通过监控系统实时监测电流值和温度,一旦达到设定值,控制系统会自动降低运动速度,由此降低电动机电流。该方法会加速机器人电动机的老化,缩短其使用寿命,增加企业的维修成本,且该方法只能加热,没有远程监控装置,无法实时监测其温度,不能达到智能控制温度(恒温)的目的,会造成被加热机器人产生过热现象。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种拓宽工业机器人的使用范围,企业节省成本,提高机器人使用寿命和工作精度的机器人智能控温防护系统。
为了达到上述目的,本发明提供了一种机器人智能控温防护系统,包括一安设在机器人外的防护服,一对该防护服进行参数的设置和读取、通过启停以实现防护服控温的温度控制装置,一用于实时显示上述温度控制装置的远程监测装置;
所述防护服由内层、加热层、保温层和隔热外层四层组成,其中:
所述内层为凯夫拉纤维复合材料层;
所述加热层为斜纹全棉织物层,该加热层内设有加热元器件,该加热元器件布设在机器人关节部位处的温度高于布设在机器人机械手臂连杆部处的温度高于布设在机器人电机部位处的温度;
所述保温层为双层结构的锦纶织物层,在所述双层结构内填充棉花层;
所述隔热外层的表层涂覆凯夫拉金属涂层复合材料层;
所述温度控制装置包括手操器、接线端子和温度传感器;
所述手操器进行加热器启动温度和加热器运行回差温度设置,读取并实时滚动显示各路温度传感器所测温度,该手操器上设有具有告警功能的指示灯,该手操器的通用要求为:a)采用MODBUS通信协议,b)接线方式采用端子排,c)使用SGCC材料喷粉外壳;
所述接线端子包括电源控制端子和温度传感器接线端子,其中电源控制端子连接加热元器件,启动或停止加热,温度传感器接线端子接入三路独立控制的传感器,分别测量机器人关节部位处、机械手臂连杆部处及电机部位处三个区域的温度。控制逻辑为:其控制逻辑为:当主控传感器温度≤加热器启动温度(默认为10℃)-加热器运行回差温度(默认为5℃),则加热器开启,对系统加热,当主控传感器温度≥加热器设置温度 (默认为10℃)+加热器运行回差温度(默认5℃),则加热器停止,其控制系统参数为a)电压:220V±20%啊,b)最大功率:4000W,c)最高升温温度:75℃,d)启动温度:10℃;e)温度精度:0.5℃;
所述远程监测系统实时显示控制系统监测到的各路温度数据,显示在电子屏幕上,通过手机或移动装置下载RS485通信软件来监测温度。
为解决工业机器人低温环境下无法正常工作的问题,使用加热技术制作一套机器人防护服,达到使工业机器人各部件升温的目的。
为解决过热现象,设计了可加热启停的温度控制装置,且分区域独立控制,当温度低于设定值时启动加热,高于设定值时停止加热,避免局部区域过热,损坏机器人,造成资源浪费机器人关节等关键部位加强热源,电机部分运行是自行产热,因此削弱热源,机器手臂部分正常加热。
远程监测装置实时检测和监控各部位的温度,智能化控制实现远程监控。
所述内层的内表面设有将其直接粘结在机器人表面的覆设面。内层直接覆盖在机器人表面,减少防护服与机器人主体的摩擦,采用分体式结构,材质是高强度进口纤维复合材料(凯夫拉,无涂层),能耐受超万次的摩擦,隔热性能好。
用户可自定义温度上下限,远程监测系统会主动识别异常值并发出警报,方便用户及时采取对策,所测正常值显示为绿色,异常值显示为红色。
所述保温层以锦纶织物制成双层夹袋,内以棉花填充,固定在加热层上。锦纶疏水吸湿性差,棉花吸水性好,充分阻止水汽进入到防护服内部与机器人接触,此外,棉花独特的蓬松结构可蓄积大量静止空气,形成隔热层,防止热气散失到外界环境中。
隔热外层外采用涂覆凯夫拉金属涂层复合材料为面料,具有较好的强度、耐撕裂性超过(240N)、绝缘性(表面电阻率超过1013Ω/sq)和阻燃性能(B1级-最高阻燃等级),在低温环境下性能稳定。有了涂层后,阻燃性和绝缘性会更好。
优选地,所述的四层防护服在与机器人下摆部对应处缝制松紧带,该防护服沿开口处缝制魔术贴。
每层防护的下摆部位缝制了松紧带以固定在机器人主体上,开口处缝制了魔术贴,方便每层独立穿脱。
优选地,所述的加热元器件为伴热带,所述伴热带呈“s”形盘曲状布设,该伴热带布设在机器人关节部位处的密度高于布设在机器人机械手臂连杆部处的密度高于布设在机器人电机部位处的密度。
为解决工业机器人低温环境下无法正常工作的问题,使用伴热带加热技术制作一套机器人防护服,达到使工业机器人各部件升温的目的。
防护服的加热层装载加热元器件,当采用伴热带时,伴热带用斜纹全棉织物包覆(具有良好的透气透湿性、高强度、耐弯折),减少摩擦,延长使用寿命。伴热带以S型分布固定在防护服内层之上,以增加伴热带的接触面积,达到快速升温的目的。伴热带理论的最高加热温度是75℃。采用分区域加热的方式,充分根据机器人不同部位的热需求加热。机器人关节部位为区域一,机械手臂连杆部位是区域二,电机部位是区域三。区域一伴热带分布最密集,热源最强;区域二次之,区域三最稀疏,热源最弱。
优选地,所述的防护服为穿设在四轴机器人上的分体式结构,其中所述加热层分为两部分,第一部分安装在四轴机器人的第一轴与第二轴,第二部分安装在四轴机器人的第四轴;
优选地,所述的防护服为穿设在六轴机器人上的分体式结构,其中所述加热层为三部分,第一部分安装在六轴机器人的第一轴与第二轴,第二部分安装在第三轴与第四轴,第三部分安装在第五轴与第六轴。
优选地,所述的防护服与机器人关节对应处形成风琴状的折叠结构。
所述温度控制系统包括手操器、接线端子和温度传感器,可以检测多路温度,系统可根据实时温度控制对加热器的启停,可进行参数的设置和读取。
手操器可进行加热器启动温度和加热器运行回差温度设置,读取并实时滚动显示各路传感器所测温度,手操器上的指示灯具有告警功能。手操器的通用要求:
1)采用MODBUS通信协议;
2)接线方式采用端子排;
3)外观件材质使用SGCC材料,做喷粉处理
接线端子包括电源控制端子和温度传感器接线端子。电源控制端子连接加热元器件,可以控制加热元器件,启动或停止加热。温度传感器接线端子可以接入3路独立控制的传感器,分别测量三个区域的温度。控制逻辑为:
1)当主控传感器温度≤加热器启动温度(默认10℃)-加热器运行回差温度(默认5℃),则加热器开启,对系统加热;
2)当主控传感器温度≥加热器设置温度(默认10℃)+加热器运行回差温度(默认5℃),则加热器停止。
控制系统参数:
1)电压:220V±20%;
2)最大功率:4000W;
3)最高升温温度:75℃;
4)启动温度:10℃;
5)温度精度:0.5℃。
所述远程监测系统可实时显示控制系统监测到的各路温度数据,显示在电子屏幕上。通过下载相关的软件,也可利用手机来监测温度。用户需要自定义温度上下限,监测系统会主动识别异常值并发出警报,方便用户及时采取对策,所测正常值显示为绿色,异常值显示为红色。
本系统拓宽了工业机器人的使用范围,节省企业成本,提高了机器人使用寿命和工作精度。
本系统解决了工业机器人低温环境下无法正常工作的问题,使用伴热带加热技术制作一套机器人防护服,达到使工业机器人各部件升温的目的为解决过热现象,设计了加热启动和控制系统,分区域独立控制,当温度低于设定值时启动伴热带加热,高于设定值时停止加热,避免局部区域过热,损坏机器人,造成资源浪费。
设计了温度监测系统,能实时检测和监控各部位的温度,智能化控制,实现远程监控;
分区域加热,机器人关节等关键部位加强热源,电机部分运行是自行产热,因此削弱热源,机器手臂部分正常加热。
本发明具有以下有益效果:
1、升温快(从开机到升温至5℃仅需10分钟)、温度可控、体积小等优点,由此制作出的防护服装易于穿脱;
2、通过伴热带加热,将机器人与防护服之间的微环境温度保持在最佳值,保证机器人在-40~5℃的低温环境中正常工作。由于防护服保温层和外层良好的隔热性能,该系统不会影响周围环境的温度,可用于冷库、低温实验室等人造低温环境中;
3、可分区域独立控制加热;
4、可实现远程监控和警示。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明中防护服的示意图。
其中:
1-内层 2-加热层 3-保温层
4-隔热外层 5-松紧带
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例,对本发明做进一步说明。
实施例1:
如图1、2所示的一种机器人智能控温防护系统,包括一安设在机器人外的防护服,一对该防护服进行参数的设置和读取、通过启停以实现防护服控温的温度控制装置,一用于实时显示上述温度控制装置的远程监测装置;
所述防护服由内层1、加热层2、保温层3和隔热外层4四层组成,其中:
所述内层1为凯夫拉纤维复合材料层;
所述加热层2为斜纹全棉织物层,该加热层2内设有加热元器件,该加热元器件布设在机器人关节部位处的温度高于布设在机器人机械手臂连杆部处的温度高于布设在机器人电机部位处的温度;
所述保温层3为双层结构的锦纶织物层,在所述双层结构内填充棉花层;
所述隔热外层4的表层涂覆凯夫拉金属涂层复合材料层;
所述温度控制装置包括手操器、接线端子和温度传感器;
所述手操器进行加热器启动温度和加热器运行回差温度设置,读取并实时滚动显示各路温度传感器所测温度,该手操器上设有具有告警功能的指示灯,该手操器的通用要求为:a)采用MODBUS通信协议,b)接线方式采用端子排,c)使用SGCC材料喷粉外壳;
所述接线端子包括电源控制端子和温度传感器接线端子,其中电源控制端子连接加热元器件,启动或停止加热,温度传感器接线端子接入三路独立控制的传感器,分别测量机器人关节部位处、机械手臂连杆部处及电机部位处三个区域的温度。控制逻辑为:其控制逻辑为:当主控传感器温度≤加热器启动温度(默认为10℃)-加热器运行回差温度(默认为5℃),则加热器开启,对系统加热,当主控传感器温度≥加热器设置温度 (默认为10℃)+加热器运行回差温度(默认5℃),则加热器停止,其控制系统参数为a)电压:220V±20%啊,b)最大功率:4000W,c)最高升温温度:75℃,d)启动温度:10℃;e)温度精度:0.5℃;
所述远程监测系统实时显示控制系统监测到的各路温度数据,显示在电子屏幕上,通过手机或移动装置下载RS485通信软件来监测温度。
为解决工业机器人低温环境下无法正常工作的问题,使用加热技术制作一套机器人防护服,达到使工业机器人各部件升温的目的。
为解决过热现象,设计了可加热启停的温度控制装置,且分区域独立控制,当温度低于设定值时启动加热,高于设定值时停止加热,避免局部区域过热,损坏机器人,造成资源浪费机器人关节等关键部位加强热源,电机部分运行是自行产热,因此削弱热源,机器手臂部分正常加热。
远程监测装置实时检测和监控各部位的温度,智能化控制实现远程监控。
所述内层的内表面设有将其直接粘结在机器人表面的覆设面。内层直接覆盖在机器人表面,减少防护服与机器人主体的摩擦,采用分体式结构,材质是高强度进口纤维复合材料(凯夫拉,无涂层),能耐受超万次的摩擦,隔热性能好。
用户可自定义温度上下限,远程监测系统会主动识别异常值并发出警报,方便用户及时采取对策,所测正常值显示为绿色,异常值显示为红色。
所述保温层以锦纶织物制成双层夹袋,内以棉花填充,固定在加热层上。锦纶疏水吸湿性差,棉花吸水性好,充分阻止水汽进入到防护服内部与机器人接触,此外,棉花独特的蓬松结构可蓄积大量静止空气,形成隔热层,防止热气散失到外界环境中。
隔热外层外采用涂覆凯夫拉金属涂层复合材料为面料,具有较好的强度、耐撕裂性超过(240N)、绝缘性(表面电阻率超过1013Ω/sq)和阻燃性能(B1级-最高阻燃等级),在低温环境下性能稳定。有了涂层后,阻燃性和绝缘性会更好。
所述的四层防护服在与机器人下摆部对应处缝制松紧带,该防护服沿开口处缝制魔术贴。
每层防护的下摆部位缝制了松紧带以固定在机器人主体上,开口处缝制了魔术贴,方便每层独立穿脱。
所述的加热元器件为伴热带,所述伴热带呈“s”形盘曲状布设,该伴热带布设在机器人关节部位处的密度高于布设在机器人机械手臂连杆部处的密度高于布设在机器人电机部位处的密度。
为解决工业机器人低温环境下无法正常工作的问题,使用伴热带加热技术制作一套机器人防护服,达到使工业机器人各部件升温的目的。
防护服的加热层装载加热元器件,当采用伴热带时,伴热带用斜纹全棉织物包覆(具有良好的透气透湿性、高强度、耐弯折),减少摩擦,延长使用寿命。伴热带以S型分布固定在防护服内层之上,以增加伴热带的接触面积,达到快速升温的目的。伴热带理论的最高加热温度是75℃。采用分区域加热的方式,充分根据机器人不同部位的热需求加热。机器人关节部位为区域一,机械手臂连杆部位是区域二,电机部位是区域三。区域一伴热带分布最密集,热源最强;区域二次之,区域三最稀疏,热源最弱。
所述的防护服为穿设在四轴机器人上的分体式结构,其中所述加热层分为两部分,第一部分安装在四轴机器人的第一轴与第二轴,第二部分安装在四轴机器人的第四轴;
所述的防护服为穿设在六轴机器人上的分体式结构,其中所述加热层为三部分,第一部分安装在六轴机器人的第一轴与第二轴,第二部分安装在第三轴与第四轴,第三部分安装在第五轴与第六轴。
所述的防护服与机器人关节对应处形成风琴状的折叠结构6,使得防护服不影响机器人的灵活转动。
所述温度控制系统包括手操器、接线端子和温度传感器,可以检测多路温度,系统可根据实时温度控制对加热器的启停,可进行参数的设置和读取。
手操器可进行加热器启动温度和加热器运行回差温度设置,读取并实时滚动显示各路传感器所测温度,手操器上的指示灯具有告警功能。手操器的通用要求:
1)采用MODBUS通信协议;
2)接线方式采用端子排;
3)外观件材质使用SGCC材料,做喷粉处理
接线端子包括电源控制端子和温度传感器接线端子。电源控制端子连接加热元器件,可以控制加热元器件,启动或停止加热。温度传感器接线端子可以接入3路独立控制的传感器,分别测量三个区域的温度。控制逻辑为:
1)当主控传感器温度≤加热器启动温度(默认10℃)-加热器运行回差温度(默认5℃),则加热器开启,对系统加热;
2)当主控传感器温度≥加热器设置温度(默认10℃)+加热器运行回差温度(默认5℃),则加热器停止。
控制系统参数:
1)电压:220V±20%;
2)最大功率:4000W;
3)最高升温温度:75℃;
4)启动温度:10℃;
5)温度精度:0.5℃。
所述远程监测系统可实时显示控制系统监测到的各路温度数据,显示在电子屏幕上。通过下载相关的软件,也可利用手机来监测温度。用户需要自定义温度上下限,监测系统会主动识别异常值并发出警报,方便用户及时采取对策,所测正常值显示为绿色,异常值显示为红色。
本系统拓宽了工业机器人的使用范围,节省企业成本,提高了机器人使用寿命和工作精度。
本系统解决了工业机器人低温环境下无法正常工作的问题,使用伴热带加热技术制作一套机器人防护服,达到使工业机器人各部件升温的目的
为解决过热现象,设计了加热启动和控制系统,分区域独立控制,当温度低于设定值时启动伴热带加热,高于设定值时停止加热,避免局部区域过热,损坏机器人,造成资源浪费。
设计了温度监测系统,能实时检测和监控各部位的温度,智能化控制,实现远程监控;
分区域加热,机器人关节等关键部位加强热源,电机部分运行是自行产热,因此削弱热源,机器手臂部分正常加热。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述的实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换,这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种机器人智能控温防护系统,其特征在于,包括一安设在机器人外的防护服,一对该防护服进行参数的设置和读取、通过启停以实现防护服控温的温度控制装置,一用于实时显示上述温度控制装置的远程监测装置;
所述防护服由内层(1)、加热层(2)、保温层(3)和隔热外层(4)四层组成,其中:
所述内层(1)为凯夫拉纤维复合材料层;
所述加热层(2)为斜纹全棉织物层,该加热层(2)内设有加热元器件,该加热元器件布设在机器人关节部位处的温度高于布设在机器人机械手臂连杆部处的温度高于布设在机器人电机部位处的温度;
所述保温层(3)为双层结构的锦纶织物层,在所述双层结构内填充棉花层;
所述隔热外层(4)的表层涂覆凯夫拉金属涂层复合材料层;
所述温度控制装置包括手操器、接线端子和温度传感器;
所述手操器进行加热器启动温度和加热器运行回差温度设置,读取并实时滚动显示各路温度传感器所测温度,该手操器上设有具有告警功能的指示灯,该手操器的通用要求为:a)采用MODBUS通信协议,b)接线方式采用端子排,c)使用SGCC材料喷粉外壳;
所述接线端子包括电源控制端子和温度传感器接线端子,其中电源控制端子连接加热元器件,启动或停止加热,温度传感器接线端子接入三路独立控制的传感器,分别测量机器人关节部位处、机械手臂连杆部处及电机部位处三个区域的温度。控制逻辑为:其控制逻辑为:当主控传感器温度≤加热器启动温度(默认为10℃)-加热器运行回差温度(默认为5℃),则加热器开启,对系统加热,当主控传感器温度≥加热器设置温度(默认为10℃)+加热器运行回差温度(默认5℃),则加热器停止,其控制系统参数为a)电压:220V±20%啊,b)最大功率:4000W,c)最高升温温度:75℃,d)启动温度:10℃;e)温度精度:0.5℃;
所述远程监测系统实时显示控制系统监测到的各路温度数据,显示在电子屏幕上,通过手机或移动装置下载RS485通信软件来监测温度。
2.根据权利要求1所述的机器人智能控温防护系统,其特征在于,所述的四层防护服在与机器人下摆部对应处缝制松紧带(5),该防护服沿开口处缝制魔术贴。
3.根据权利要求1所述的机器人智能控温防护系统,其特征在于,所述的加热元器件为伴热带,所述伴热带呈“s”形盘曲状布设,该伴热带布设在机器人关节部位处的密度高于布设在机器人机械手臂连杆部处的密度高于布设在机器人电机部位处的密度。
4.根据权利要求1所述的机器人智能控温防护系统,其特征在于,所述的防护服为穿设在四轴机器人上的分体式结构,其中所述加热层分为两部分,第一部分安装在四轴机器人的的第一轴与第二轴,第二部分安装在四轴机器人的第四轴。
5.根据权利要求1所述的机器人智能控温防护系统,其特征在于,所述的防护服为穿设在六轴机器人上的分体式结构,其中所述加热层为三部分,第一部分安装在六轴机器人的第一轴与第二轴,第二部分安装在第三轴与第四轴,第三部分安装在第五轴与第六轴。
6.根据权利要求1所述的机器人智能控温防护系统,其特征在于,所述的防护服与机器人关节对应处形成风琴状的折叠结构(6)。
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