CN110434871A - 一种智能喷涂设备中机器人运动平衡系统及运动平衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能喷涂设备中机器人运动平衡系统及运动平衡方法，属于喷涂设备领域，包括安装在智能喷涂设备上的运动机构和平衡机构；平衡机构包括直线滑轨、滑块和配重块，直线滑轨有两个，两个直线滑轨相对且互相平行；滑块与直线滑轨相适配，滑块有两个，两个滑块分别安装在两个直线滑轨上；机器人、配重块分别安装在两个滑块上，配重块的重量与机器人的重量相同；运动机构包括两个输出端，两个输出端分别与两个滑块连接，两个输出端同步反向运动，输出端的运动方向平行于直线滑轨。本发明结构设计合理，使用方便可靠，能够有效的防止机器人运动带来的设备不稳定情况发生。

Description

一种智能喷涂设备中机器人运动平衡系统及运动平衡方法

技术领域

本发明涉及喷涂设备领域，特别涉及一种智能喷涂设备中机器人运动平衡系统及运动平衡方法。

背景技术

建筑外墙的涂料喷涂，不仅能保护墙体免受太阳光和风雨侵害，还能体现建筑独特的风格，现在大部分的建筑外墙都采用这种保护方式。

建筑外墙的涂料喷涂通常是采用吊篮或者脚手架搭建的平台进行人工的或者机器的涂刷。但无论是何种涂刷方式，由于外界因素的影响，比如风向的变化和设备的突然启停等，都会引起设备以及工作平台的晃动，轻则严重影响涂料喷涂质量，重则导致出现工伤事故。

在机器作业中常用的是建筑外墙智能喷涂设备，其整体通过两根钢丝绳悬挂在空中，智能喷涂设备上安装有机械手臂(机器人)，由智能喷涂设备的控制系统根据建筑外墙表面情况控制机械手臂的运动，其上安装的喷枪则能够对建筑外墙对应的地方进行喷涂作业。

但是机械手臂(机器人)在移动时势必会引起智能喷涂设备重心的偏移，造成智能喷涂设备的倾斜，更为不利的是机械手臂(机器人)快速启动和停止时的惯性对智能喷涂设备的冲击，这会导致智能喷涂设备的晃动、偏移更加严重，因此机械手臂(机器人)的运动结果对智能喷涂设备的影响与喷涂作业时需要智能喷涂设备整机保持稳定的要求不相符，从而不利于提高喷涂质量，需要消除该不利的影响。

发明内容

针对现有技术存在的建筑外墙智能喷涂设备的机器人工作时容易造成设备不稳定的问题，本发明的目的在于提供一种智能喷涂设备中机器人运动平衡系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种智能喷涂设备中机器人运动平衡系统，包括安装在所述智能喷涂设备上的运动机构和平衡机构；所述平衡机构包括直线滑轨、滑块和配重块，所述直线滑轨有两个，所述两个直线滑轨相对且互相平行；所述滑块与所述直线滑轨相适配，所述滑块有两个，所述两个滑块分别安装在所述两个直线滑轨上；所述机器人、所述配重块分别安装在所述两个滑块上，所述配重块的重量与所述机器人的重量相同；所述运动机构包括两个输出端，所述两个输出端分别与所述两个滑块连接，所述两个输出端同步反向运动，所述输出端的运动方向平行于所述直线滑轨。

优选的，所述运动机构为同步带传动机构，所述同步带传动机构包括两个尺寸相同的同步带轮以及绕装在所述两个同步带轮上的同步带；所述同步带的两个直边为所述输出端。

另一种优选的，所述运动机构为链传动机构，所述链传动机构包括两个尺寸相同的链轮以及绕装在所述两个链轮上的链条；所述链条的两个直边为所述输出端。

另一种优选的，所述运动机构为齿轮双齿条传动机构，所述齿轮双齿条传动机构包括齿轮以及两个作为输出端的齿条，所述两个齿条对称设置在所述齿轮的两侧。

另一种优选的，所述运动机构包括两个作为输出端的滚珠丝杠螺母副；所述滚珠丝杠螺母副联动。

优选的，所述滚珠丝杠螺母副通过齿轮机构机械联动，所述齿轮机构包括主动齿轮和两个从动齿轮，所述两个从动齿轮对称设置在所述主动齿轮的两侧，所述两个从动齿轮分别安装在所述两个滚珠丝杆螺母副上。

另一种优选的，所述滚珠丝杠螺母副均连接有电机，所述两个电机电气联动。

本发明还公开一种智能喷涂设备中机器人运动平衡方法，包括以下步骤：

步骤1、在智能喷涂设备上设置一条直线滑轨，该直线滑轨与所述机器人的直线滑轨相对且互相平行；

步骤2、在步骤1的直线滑轨上设置配重块，该配重块与所述机器人的重量相同；

步骤3、在智能喷涂设备上设置运动机构，该运动机构连接于智能喷涂设备的控制系统，并在所述控制系统的控制下带动所述机器人与所述配重块作同步反向运动。

优选的，在步骤3中，所述运动机构为同步带传动机构、链条传动机构、齿轮双齿条传递机构或者是两个联动的滚珠丝杠螺母副传动机构。

优选的，所述两个滚珠丝杠螺母副通过齿轮传动机构机械联动或者通过其各自连接的电机电气联动。

采用上述技术方案，由于配重块以及运动机构的设置，使得机器人在工作时无论向哪个方向运动、运动速度如何，其产生的惯性均会由与其同步反向运动的配重块抵消；从而消除了机器人运动对智能喷涂设备状态的影响，保证了智能喷涂设备的稳定性，提高了喷涂质量。

附图说明

图1为本发明实施例一中一种智能喷涂设备中机器人运动平衡系统的主视图；

图2为本发明实施例一中一种智能喷涂设备中机器人运动平衡系统的侧视图。

图中:1-直线滑轨、2-滑块、3-配重块、4-机器人、5-同步带轮、6-同步带、7-电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

如图1及图2所示，一种智能喷涂设备中机器人运动平衡系统，上述智能喷涂设备包括架体，其架体上安装有用于喷涂涂料的机器人4，具体的是机器人4上安装有喷枪，通过机器人4的运动调整喷枪的喷涂位置；

本发明的机器人运动平衡系统包括安装在智能喷涂设备上的运动机构和平衡机构；其中平衡机构包括直线滑轨1、滑块2和配重块3，直线滑轨1有两个，两个直线滑轨1相对且互相平行；滑块2与直线滑轨1相适配，滑块2有两个，两个滑块2分别安装在上述的两个直线滑轨1上；机器人4、配重块3分别安装在两个滑块2上，配重块3的重量与机器人4的重量相同；该运动机构包括两个输出端，两个输出端分别与上述的两个滑块2连接，两个输出端同步反向运动，并且输出端的运动方向平行于直线滑轨1。

本实施例中，上述的运动机构为同步带传动机构，具体的，同步带传动机构包括两个尺寸相同的同步带轮5以及绕装在两个同步带轮5上的同步带6，该同步带6的两个直边即为上述的两个输出端。

具体使用时，至少一个同步带轮5配置有作为运动机构动力源输入的电机7，电机7安装在智能喷涂设备上，且为了保持运动精度，电机7优选为伺服电机。

本实施例中对上述的两个直线滑轨1的型号以及尺寸不作要求，两者相同或者不同均可。同时在本实施例中，两个直线滑轨1在智能喷涂设备上的安装位置呈上下方向设置，从而保证重心能够更好的重合。

使用时，将机器人4和配重块3分别连接到两个滑块2上，并使两者构成的重心与智能喷涂设备的重心重合；智能喷涂设备工作时，通过伺服电机的转动方向以及转动速度控制同步带6的运行方向和速度，从而在同步带6的带动下，机器人4与配重块3作反向同步运动，机器人4的运动目的在于带动其上的喷枪到达喷涂位置，而配重块3的运动目的在于抵消机器人4移动后造成的智能喷涂设备整体重心倾斜的问题，以及抵消机器人4的加速度，消除机器人4运动惯性对智能喷涂设备稳定性的影响。

实施例二

其与实施例一的区别仅在于：在本实施例中，运动机构为链传动机构，链传动机构包括两个尺寸相同的链轮以及绕装在两个链轮上的链条；链条的两个直边为上述的两个输出端。上述的电机7则连接在其中一个链轮上，作为动力输入。

实施例三

其与实施例一的区别仅在于：在本实施例中，运动机构为齿轮双齿条传动机构，齿轮双齿条传动机构包括齿轮以及两个作为输出端的齿条，两个齿条对称设置在齿轮的两侧。上述的电机7则连接在其中齿轮上，作为动力输入。通过齿轮的转动，带动两个齿条以相同的速度向相反的两个方向运动，从而实现配重块3与机器人4同步反向运动。

实施例四

其与实施例一的区别仅在于：在本实施例中，运动机构包括两个作为输出端的滚珠丝杠螺母副；通常，滚珠丝杆螺母副包括滚珠丝杠和螺母，本实施例中，滚珠丝杠通过轴承连接在智能喷涂设备上，螺母连接在上述的滑块2上，从而通过滚珠丝杠的转动，带动滑块2及其上安装的配重块3或者机器人4直线运动。

在本实施例中，上述的两个滚珠丝杠螺母副通过齿轮机构机械联动，齿轮机构包括主动齿轮和两个从动齿轮，两个从动齿轮对称设置在主动齿轮的两侧，两个从动齿轮分别安装在上述的两个滚珠丝杆上。上述的电机7与主动齿轮连接，作为动力输入，从而使电机7转动后，主动齿轮驱动两个从动齿轮做方向相反的转动，进而使得两个滚珠丝杠转向相反，两个螺母做方向相反、速度相同的运动。

实施例五

其与实施例四的区别仅在于：在本实施例中，上述的两个滚珠丝杠螺母副是通过电气方式实现联动，具体的，为两个滚珠丝杠螺母副均单独配置有电机7，通过电气联动的方式使两个电机7做同速反向转动即可，使两个电机实现同步反向转动的技术为现有技术，这里不再赘述。当然为了保证两个电机7的精度，本实施例优选伺服电机。

本发明还公开一种智能喷涂设备中机器人运动平衡方法，包括以下步骤：

步骤1、在智能喷涂设备上设置一条直线滑轨1，该直线滑轨1与机器人4的直线滑轨1相对且互相平行；

步骤2、在步骤1的直线滑轨1上设置配重块3，该配重块3与机器人4的重量相同；

步骤3、在智能喷涂设备上设置运动机构，该运动机构连接于智能喷涂设备的控制系统，并在控制系统的控制下带动机器人4与配重块3作同步反向运动。

在上述的步骤2中，设置配重块3与机器人4构成的整体的重心与智能喷涂设备的重心重合，从而使运动机构动作后，系统的整体重心不发生偏移。

在上述步骤3中，运动机构为同步带传动机构、链条传动机构、齿轮双齿条传递机构或者是两个联动的滚珠丝杠螺母副传动机构。

具体的，两个滚珠丝杠螺母副通过齿轮传动机构机械联动或者通过其各自连接的电机电气联动均可。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能喷涂设备中机器人运动平衡系统，其特征在于：包括安装在所述智能喷涂设备上的运动机构和平衡机构；所述平衡机构包括直线滑轨、滑块和配重块，所述直线滑轨有两个，所述两个直线滑轨相对且互相平行；所述滑块与所述直线滑轨相适配，所述滑块有两个，所述两个滑块分别安装在所述两个直线滑轨上；所述机器人、所述配重块分别安装在所述两个滑块上，所述配重块的重量与所述机器人的重量相同；所述运动机构包括两个输出端，所述两个输出端分别与所述两个滑块连接，所述两个输出端同步反向运动，所述输出端的运动方向平行于所述直线滑轨。

2.根据权利要求1所述的智能喷涂设备中机器人运动平衡系统，其特征在于：所述运动机构为同步带传动机构，所述同步带传动机构包括两个尺寸相同的同步带轮以及绕装在所述两个同步带轮上的同步带；所述同步带的两个直边为所述输出端。

3.根据权利要求1所述的智能喷涂设备中机器人运动平衡系统，其特征在于：所述运动机构为链传动机构，所述链传动机构包括两个尺寸相同的链轮以及绕装在所述两个链轮上的链条；所述链条的两个直边为所述输出端。

4.根据权利要求1所述的智能喷涂设备中机器人运动平衡系统，其特征在于：所述运动机构为齿轮双齿条传动机构，所述齿轮双齿条传动机构包括齿轮以及两个作为输出端的齿条，所述两个齿条对称设置在所述齿轮的两侧。

5.根据权利要求1所述的智能喷涂设备中机器人运动平衡系统，其特征在于：所述运动机构包括两个作为输出端的滚珠丝杠螺母副；所述滚珠丝杠螺母副联动。

6.根据权利要求5所述的智能喷涂设备中机器人运动平衡系统，其特征在于：所述滚珠丝杠螺母副通过齿轮机构机械联动，所述齿轮机构包括主动齿轮和两个从动齿轮，所述两个从动齿轮对称设置在所述主动齿轮的两侧，所述两个从动齿轮分别安装在所述两个滚珠丝杆螺母副上。

7.根据权利要求5所述的智能喷涂设备中机器人运动平衡系统，其特征在于：所述滚珠丝杠螺母副均连接有电机，所述两个电机电气联动。

8.一种智能喷涂设备中机器人运动平衡方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、在智能喷涂设备上设置一条直线滑轨，该直线滑轨与所述机器人的直线滑轨相对且互相平行；

步骤2、在步骤1的直线滑轨上设置配重块，该配重块与所述机器人的重量相同；

步骤3、在智能喷涂设备上设置运动机构，该运动机构连接于智能喷涂设备的控制系统，并在所述控制系统的控制下带动所述机器人与所述配重块作同步反向运动。

9.根据权利要求8所述的智能喷涂设备中机器人运动平衡方法，其特征在于：在步骤3中，所述运动机构为同步带传动机构、链条传动机构、齿轮双齿条传递机构或者是两个联动的滚珠丝杠螺母副传动机构。

10.根据权利要求9所述的智能喷涂设备中机器人运动平衡方法，其特征在于：所述两个滚珠丝杠螺母副通过齿轮传动机构机械联动或者通过其各自连接的电机电气联动。