CN111806186A - 一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备 - Google Patents

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Abstract

本发明一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,装备进入移动模式,机器人向指定工位移动前,由被动支撑单元(400)单独支撑底盘单元(100)切换为由全向移动单元(200)对底盘单元(100)单独支撑;全向移动单元(200)将机器人移动到指定工位;装备到达指定工位后,进入工作模式,由全向移动单元(200)对底盘单元(100)单独支撑切换为被动支撑单元(400)和力感知支撑单元(500)共同支撑,力感知支撑单元(500)能够实时监测地面支撑力,出现虚腿状态时调整地面支撑力,实现机器人加工过程的稳定支撑。

Description

一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备
技术领域
本发明涉及一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,属于轨道交通、航空航天、船舶重工、武器装备等智能制造技术领域。
背景技术
大型复杂构件设计、制造、装配、检测等关键技术是国家智能制造重点发展领域的优先主题,此类构件通常具有尺寸大、形状复杂、位置精度和表面质量要求高并伴有薄壁结构等特征,对加工制造基础装备的加工能力提出了严峻的挑战。其传统加工的主要手段是龙门式多轴数控机床,但所需机床尺寸较大且造价昂贵,而且存在加工对象相对单一、加工效率较低、加工工艺不稳定、柔性差、周期长甚至机床行程难以满足等若干问题。
为解决上述问题,小型加工单元原位作业模式—可移动加工机器人装备逐渐兴起,其为大型结构件加工提供新的制造手段,有利于加快产品迭代进程,缩短制造周期,降低制造成本,同时还可改变众多装备制造行业已有生产方式,满足高端装备制造领域对大型构件柔性加工装备的迫切需求。
近年来可移动机器人智能制造技术不断发展,系统功能性能参数不断提高,作业应用范围不断扩展,已在大型结构件的制孔、磨抛、喷涂、装配、焊接、测量等作业中得到应用,但与此同时,一些短点问题也逐渐暴露:移动机器人有多种模式,每种模式下对装备的功能性能需求均不一样,现有单一装备无法同时满足机器人多模式下多种功能性能的需求,通常需要多套额外设备进行辅助才能实现多模式间的高效切换。
发明内容
本发明解决的技术问题为:提出一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,有待机、移动、工作三种模式,每种模式下对装备的功能性能需求均不一样,待机模式下,装备需实现快速稳定支撑;移动模式下,装备需实现精准移动定位;工作模式下,装备需实现快速稳定支撑和有效振动抑制;现有单一装备无法同时满足机器人多模式下多种功能性能的需求,通常需要多套额外设备进行辅助才能实现多模式间的高效切换。
本发明解决的技术方案为:一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,包括:底盘单元(100)、全向移动单元(200)、主动油气悬挂单元 (300)、被动支撑单元(400)、力感知支撑单元(500);
底盘单元(100)上设有混联加工机器人;
所述主动油气悬挂单元(300),包括:伺服电机(301),液压泵站(302),过滤器(303),二位三通电磁阀(304),溢流阀(305),Y型电磁换向阀(306),液控单向阀(307),单向阀(308),二通流量阀(309),悬挂油缸(310),蓄能器(311),截止阀(312);
伺服电机(301)用于驱动液压泵站(302),驱动液压泵站(302)输出和回收油液,驱动液压泵站(302)具有出油口和回油口;液压泵站(302)的出油口连接过滤器(303)的入口端,过滤器(303)的出口端通过主进油管路与二位三通电磁阀(304)的入口端、溢流阀(305)的入口端和Y型电磁换向阀(306) 的端口1连接;
二位三通电磁阀(304),具体一个入口和两个出口,两个出口分别为出口1和出口2;
二位三通电磁阀(304)的入口端与主进油管路连接,出口1通过主动油气悬挂单元(300)的主回油管路与驱动液压泵站(302)的回油口连接,出口2 处于常闭状态;溢流阀(305)的入口端连接主进油管路,出口端通过主动油气悬挂单元(300)的主回油管路与驱动液压泵站(302)的回油口连接;Y型电磁换向阀(306)具有三个端口,端口1与主进油管路连接,端口2与液控单向阀(307)一端连接,端口3通过主动油气悬挂单元(300)的主回油管路与驱动液压泵站(302)的回油口连接;液控单向阀(307)另一端连接四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路的一端,桥式回路另一端通过截止阀(312)连接悬挂油缸(310)和蓄能器(311);
底盘单元(100)通过悬挂油缸(310)连接全向移动单元(200);
被动支撑单元(400)、力感知支撑单元(500)均安装底盘单元(100) 底部;
全向智能移动装备,具有待机模式、移动模式和工作模式;
全向智能移动装备在进入待机模式时,机器人不工作,过滤器(303),溢流阀(305),单向阀(308),二通流量阀(309)均为开启状态,截止阀(312) 为常闭状态;
二位三通电磁阀(304)的入口端和出口1为关闭状态,出口2为常闭状态;
Y型电磁换向阀(306)的端口2和端口3为开启状态,端口1为关闭状态;
液控单向阀(307)控制油液从四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路朝Y型电磁换向阀(306)单向流通;
四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路,控制油液沿单向阀(308)a、二通流量阀(309)、单向阀(308)c路线单向流通;
悬挂油缸(310)的油液依次经过截止阀(312)、单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路、液控单向阀(307)、Y型电磁换向阀(306)、主回油管路,送至液压泵站(302)的回油口;悬挂油缸(310)的液压杆收回,带动全向移动单元(200)向上收起同时带动底盘单元(100)下沉,直至被动支撑单元(400)平稳着地,由全向移动单元(200)对底盘单元(100)单独支撑切换为由被动支撑单元(400)单独实现对底盘单元(100)支撑;
力感知支撑单元(500)不工作,保持脱离地面状态;
全向智能移动装备向指定工位移动前,进入移动模式,机器人不工作,过滤器(303),溢流阀(305),单向阀(308),二通流量阀(309)均为开启状态,截止阀(312)为常闭状态;
二位三通电磁阀(304)的入口端和出口1为关闭状态,出口2为常闭状态;
Y型电磁换向阀(306)的端口1和端口2为开启状态,端口3为关闭状态;
液控单向阀(307)控制油液从Y型电磁换向阀(306)朝四个单向阀(308) 和二通流量阀(309)组成的桥式回路单向流通;
四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路,控制油液沿单向阀(308)d、二通流量阀(309)、单向阀(308)b路线单向流通;
液压泵站(302)的油液从出油口依次经过主进油管路、过滤器(303)、溢流阀(305)、Y型电磁换向阀(306)、液控单向阀(307)、单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路、截止阀(312),送至悬挂油缸(310)和蓄能器 (311);
悬挂油缸(310)的液压杆伸出,带动全向移动单元(200)向下伸出同时带动底盘单元(100)升起,悬挂油缸(310)的液压杆伸出预定长度后位置锁定,被动支撑单元(400)完全脱离地面,由被动支撑单元(400)对底盘单元(100) 单独支撑切换为由全向移动单元(200)单独实现对底盘单元(100)支撑;
力感知支撑单元(500)不工作,保持脱离地面状态;
机器人在到达指定工位后,全向智能移动装备进入工作模式,过滤器 (303),溢流阀(305),单向阀(308),二通流量阀(309)均为开启状态,截止阀(312)为常闭状态;
二位三通电磁阀(304)的入口端和出口1为关闭状态,出口2为常闭状态;
Y型电磁换向阀(306)的端口2和端口3为开启状态,端口1为关闭状态;
液控单向阀(307)控制油液从四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路朝Y型电磁换向阀(306)单向流通;
四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路,控制油液沿单向阀(308)a、二通流量阀(309)、单向阀(308)c路线单向流通;
悬挂油缸(310)的油液依次经过截止阀(312)、单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路、液控单向阀(307)、Y型电磁换向阀(306)、主回油管路,送至液压泵站(302)的回油口;悬挂油缸(310)的液压杆收回,带动全向移动单元(200)向上收起同时带动底盘单元(100)下沉,直至被动支撑单元(400)平稳着地;力感知支撑单元(500)启动,力感知支撑单元(500) 撑地后,由全向移动单元(200)对底盘单元(100)单独支撑切换为由被动支撑单元(400)和力感知支撑单元(500)共同实现对底盘单元(100)支撑;机器人工作工程中,力感知支撑单元(500)能够实时监测地面支撑力;当监测到的地面支撑力小于设定的支撑力阈值时,判定力感知支撑单元未稳定支撑于地面,即出现虚腿状态,此时力感知支撑单元(500)调整至监测到的地面支撑力满足设定的支撑力阈值,实现稳定支撑;否则,力感知支撑单元 (500)保持当前状态。
优选的,机器人为混联加工机器人,机器人上配置测量与加工集成式的末端执行器和专用数控系统,可满足精密加工的找正、铣面、钻孔需求。
优选的,过滤器(303),处于常开状态,其作用是滤除油液中的杂质,避免杂质对阀件和系统正常运行造成影响。
优选的,二位三通电磁阀(304),包括入口端、出口1及出口2三个端口,入口端与主进油管路连接,出口1与主动油气悬挂单元(300)的主回油管路连接,出口2处于常闭状态;当主动油气悬挂单元(300)带载启动时,二位三通电磁阀(304)入口端和出口1开启,高温油液直接流回液压泵站 (302),避免对其他阀组产生影响;当主动油气悬挂单元(300)平稳运行时,二位三通电磁阀(304)入口端和出口1关闭,油液流向溢流阀(305)。
优选的,Y型电磁换向阀(306),具有三个端口,端口1与主进油管路连接,端口2与液控单向阀(307)一端连接,端口3与主回油管路连接;Y 型电磁换向阀(306)端口1和端口2开启,端口3关闭,可控制悬挂油缸(310) 的液压杆伸出;Y型电磁换向阀(306)端口2和端口3开启,端口1关闭,可控制悬挂油缸(310)的液压杆缩回;Y型电磁换向阀(306)端口1、端口2及端口3均关闭,可控制悬挂油缸(310)的液压杆位置保持。
优选的,截止阀(312),一端与单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路一端连接,另一端与悬挂油缸(310)和蓄能器(311)连接;截止阀(312)主要用于悬挂油缸(310)和蓄能器(311)的调试和维保过程,主动油气悬挂单元(300)正常工作时截止阀(312)处于常闭状态。
优选的,全向智能移动装备包含4套全向移动单元(200),每套全向移动单元(200)均通过悬挂油缸(310)与底盘单元(100)联接;全向智能移动装备移动模式下,通过对四套全向移动单元(200)转速和转向的闭环控制实现移动装备在二维平台面内任意姿态的精准移动,包括直行、横行、任意角度斜行、任意弧线及零半径回转等复杂轨迹。
优选的,被动支撑单元(400),包括:球头支撑(401)、锁定块(402),球头法兰盘(403);全向智能移动装备共包含3套被动支撑单元(400),以机器人安装底座为几何位置中心,3套被动支撑单元(400)位置连线呈等边三角形,其中两套分别安装于底盘单元(100)前部两侧,沿几何位置中心对称布置,第三套位于底盘单元(100)后部中心,该种布置通过三点自适应找正方法可快速形成稳定支撑面,保证底盘单元(100)迅速稳固。
优选的,力感知主动支撑单元(500),包括:伺服电机(501)、减速器(502)、滚珠丝杠螺旋升降机(503)、力传感器(504)及球头法兰盘 (505),全向智能移动装备共设置2套力感知主动支撑单元(500),分别安装于底盘单元(100)后部两侧,以机器人安装底座为中心对称布置;
优选的,机器人工作工程中,力感知支撑单元(500)能够实时监测其对地面的支撑力;当监测到支撑力小于设定的支撑力阈值时,判定力感知支撑单元未稳定支撑于地面,即出现虚腿状态,此时力感知支撑单元(500) 调整至监测到的地面支撑力满足设定的支撑力阈值,实现稳定支撑;否则,力感知支撑单元(500)保持当前状态。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明提出一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,可同时满足机器人待机、移动、工作三种模式对应的快速稳定支撑、精准移动定位、有效振动抑制的功能性能需求。
(2)本发明提出一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,有助于混联加工机器人在待机、移动、工作三种模式间实现高效切换。
(3)本发明提出的主动油气悬挂单元,有利于装备在凹凸不平地面条件下的缓冲减振,保证全向移动单元实时着地,实现装备的精准移动定位;主动油气悬挂单元兼备升降功能,模块化、兼容性的设计有效降低成本,缩小安装空间。
(4)本发明提出的自适应被动支撑和力感知主动支撑有机结合方式,可有效抑制混联机器人加工过程中引起的底盘振动,保证加工稳定性,提高加工精度。
附图说明
图1为一种面向混联加工机器人的高精度全向智能移动装备示意图;
图2a为移动装备在移动模式下示意图;
图2b为移动装备在工作模式下示意图;
图3为底盘单元结构示意图;
图4为全向移动单元示意图;
图5为主动油气悬挂单元结构示意图;
图6为主动油气悬挂单元工作原理图;
图7为被动支撑单元结构示意图;
图8为力感知主动支撑单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,包括:底盘单元(100)、全向移动单元(200)、主动油气悬挂单元(300)、被动支撑单元(400)、力感知支撑单元(500);全向智能移动装备,分为待机模式、移动模式和工作模式;装备进入待机模式,由被动支撑单元(400)单独实现对底盘单元(100)支撑;装备进入移动模式,机器人向指定工位移动前,由被动支撑单元(400)单独支撑底盘单元(100)切换为由全向移动单元(200) 对底盘单元(100)单独支撑;全向移动单元(200)将机器人移动到指定工位;装备到达指定工位后,进入工作模式,由全向移动单元(200)对底盘单元(100) 单独支撑切换为被动支撑单元(400)和力感知支撑单元(500)共同支撑,力感知支撑单元(500)能够实时监测地面支撑力,出现虚腿状态时调整地面支撑力,实现机器人加工过程的稳定支撑。
本发明一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,可应用于大型结构件的原位制孔、磨抛、喷涂、装配、焊接、测量等作业场景;该装备可同时满足机器人待机、移动、工作三种模式对应的快速稳定支撑、精准移动定位、有效振动抑制的功能性能需求,且可实现多模式间高效切换。
如图1所示,一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于包括:底盘单元(100)、全向移动单元(200)、主动油气悬挂单元 (300)、被动支撑单元(400)、力感知支撑单元(500);
如图3所示,底盘单元(100),由方形钢管型材和承重钢板拼焊而成,整体呈长方体;底盘单元(100)为刚性承载结构,其上装载机器人,其内部和表面为全向智能移动装备其他部件提供安装空间和接口。
机器人为混联加工机器人,机器人上配置测量-加工集成式的末端执行器和专用数控系统,可满足精密加工的找正、铣面、钻孔需求。
如图4所示,全向移动单元(200)为基于麦克纳姆轮组的模块,全向智能移动装备共包含4套全向移动单元(200),呈中心对称分布,每套全向移动单元(200)均通过悬挂油缸(310)与底盘单元(100)联接;全向智能移动装备移动模式下,通过对四套全向移动单元(200)转速和转向的闭环控制实现移动装备在二维平台面内任意姿态的精准移动,包括直行、横行、任意角度斜行、任意弧线及零半径回转等复杂轨迹。
如图5和图6所示,所述主动油气悬挂单元(300),包括:伺服电机(301),液压泵站(302),过滤器(303),二位三通电磁阀(304),溢流阀(305),Y型电磁换向阀(306),液控单向阀(307),单向阀(308),二通流量阀(309),悬挂油缸(310),蓄能器(311),截止阀(312);
伺服电机(301)用于驱动液压泵站(302),驱动液压泵站(302)输出和回收油液,液压泵站(302)的出油口连接过滤器(303)的入口端,过滤器(303) 的出口端与主动油气悬挂单元(300)的主进油管路连接;二位三通电磁阀 (304)的入口端与主进油管路连接,出口1与主动油气悬挂单元(300)的主回油管路连接,出口2处于常闭状态;溢流阀(305)的入口端连接主进油管路,出口端连接主回油管路;Y型电磁换向阀(306)具有三个端口,端口1与主进油管路连接,端口2与液控单向阀(307)一端连接,端口3与主回油管路连接;液控单向阀(307)另一端连接四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路的一端,桥式回路另一端通过截止阀(312)连接悬挂油缸(310) 和蓄能器(311);
底盘单元(100)通过悬挂油缸(310)连接全向移动单元(200);
被动支撑单元(400)、力感知支撑单元(500)均安装底盘单元(100) 底部;
优选的,全向智能移动装备,具有待机模式、移动模式和工作模式;
全向智能移动装备在进入待机模式时,机器人不工作,过滤器(303),溢流阀(305),单向阀(308),二通流量阀(309)均为开启状态,截止阀(312) 为常闭状态;
二位三通电磁阀(304)的入口端和出口1为关闭状态,出口2为常闭状态;
Y型电磁换向阀(306)的端口2和端口3为开启状态,端口1为关闭状态;
优选的,液控单向阀(307)控制油液从四个单向阀(308)和二通流量阀 (309)组成的桥式回路朝Y型电磁换向阀(306)单向流通;
四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路,控制油液沿单向阀(308)a、二通流量阀(309)、单向阀(308)c路线单向流通;
悬挂油缸(310)的油液依次经过截止阀(312)、单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路、液控单向阀(307)、Y型电磁换向阀(306)、主回油管路,送至液压泵站(302)的回油口;悬挂油缸(310)的液压杆收回,带动全向移动单元(200)向上收起同时带动底盘单元(100)下沉,直至被动支撑单元(400)平稳着地,由全向移动单元(200)对底盘单元(100)单独支撑切换为由被动支撑单元(400)单独实现对底盘单元(100)支撑;
力感知支撑单元(500)不工作,保持脱离地面状态。
如图2a所示,全向智能移动装备向指定工位移动前,进入移动模式;机器人不工作,过滤器(303),溢流阀(305),单向阀(308),二通流量阀(309) 均为开启状态,截止阀(312)为常闭状态;
二位三通电磁阀(304)的入口端和出口1为关闭状态,出口2为常闭状态;
Y型电磁换向阀(306)的端口1和端口2为开启状态,端口3为关闭状态;
优选的,液控单向阀(307)控制油液从Y型电磁换向阀(306)朝四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路单向流通;
四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路,控制油液沿单向阀(308)d、二通流量阀(309)、单向阀(308)b路线单向流通;
液压泵站(302)的油液依次经过主进油管路、过滤器(303)、溢流阀 (305)、Y型电磁换向阀(306)、液控单向阀(307)、单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路、截止阀(312),送至悬挂油缸(310)和蓄能器(311);悬挂油缸(310)的液压杆伸出,带动全向移动单元(200)向下伸出同时带动底盘单元(100)升起,悬挂油缸(310)的液压杆伸出预定长度后位置锁定,被动支撑单元(400)完全脱离地面,由被动支撑单元(400)对底盘单元(100)单独支撑切换为由全向移动单元(200)单独实现对底盘单元(100)支撑;
力感知支撑单元(500)不工作,保持脱离地面状态。
如图2b所示,机器人在到达指定工位后,全向智能移动装备进入工作模式;
过滤器(303),溢流阀(305),单向阀(308),二通流量阀(309)均为开启状态,截止阀(312)为常闭状态;
二位三通电磁阀(304)的入口端和出口1为关闭状态,出口2为常闭状态;
Y型电磁换向阀(306)的端口2和端口3为开启状态,端口1为关闭状态;
优选的,液控单向阀(307)控制油液从四个单向阀(308)和二通流量阀 (309)组成的桥式回路朝Y型电磁换向阀(306)单向流通;
四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路,控制油液沿单向阀(308)a、二通流量阀(309)、单向阀(308)c路线单向流通;
悬挂油缸(310)的油液依次经过截止阀(312)、单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路、液控单向阀(307)、Y型电磁换向阀(306)、主回油管路,送至液压泵站(302)的回油口;悬挂油缸(310)的液压杆收回,带动全向移动单元(200)向上收起同时带动底盘单元(100)下沉,直至被动支撑单元(400)平稳着地;力感知支撑单元(500)启动,力感知支撑单元(500) 撑地后,由全向移动单元(200)对底盘单元(100)单独支撑切换为由被动支撑单元(400)和力感知支撑单元(500)共同实现对底盘单元(100)支撑;机器人工作工程中,力感知支撑单元(500)能够实时监测地面支撑力;当监测到的地面支撑力小于设定的支撑力阈值时,判定力感知支撑单元未稳定支撑于地面,即出现虚腿状态,此时力感知支撑单元(500)调整至监测到的地面支撑力满足设定的支撑力阈值,实现稳定支撑;否则,力感知支撑单元(500)保持当前状态。
优选的,如图7所示,被动支撑单元(400),主要由球头支撑(401)、锁定块(402),球头法兰盘(403)组成;全向智能移动装备共包含3套被动支撑单元(400),以机器人安装底座为几何位置中心,3套被动支撑单元(400)位置连线呈等边三角形,其中两套分别安装于底盘单元(100)前部两侧,沿几何位置中心对称布置,第三套位于底盘单元(100)后部中心,该种布置通过三点自适应找正方法可快速形成稳定支撑面,保证底盘单元 (100)迅速稳定。
优选的,如图8所示,力感知主动支撑单元(500),主要由伺服电机 (501)、减速器(502)、滚珠丝杠螺旋升降机(503)、力传感器(504) 及球头法兰盘(505)组成;滚珠丝杠螺旋升降机(503)较常规梯形丝杠螺旋升降机运动机构间配合间隙大幅度减小,有利于提高机器人工作过程中底盘单元(100)稳定性;球头法兰盘(505)可快速自适应支撑于地面;力传感器(504)可实时反馈地面支撑力参数,当监测到的支撑力小于设定的支撑力阈值时,判定力感知支撑单元未稳定支撑于地面,即出现虚腿状态,此时通过闭环控制调节503-滚珠丝杠螺旋升降机进行调整补偿,实现稳定支撑;否则,力感知支撑单元(500)保持当前状态。
本发明全向智能移动装备移动模式下实现移动精度提高的进一步方案:设地面平面度为A,装备移动速度为B,主动油气悬挂单元(300)管路中空气可压缩量为C,蓄能器(311)可压缩量为D,蓄能器(311)响应速度为E,则优选条件:C+D>2A,E>3B,满足这些优选约束条件,可以实现移动精度进一步提高。
本发明全向智能移动装备待机和工作模式下实现快速稳定支撑和振动抑制效果提高的进一步方案:球头支撑(401)与底盘单元(100)安装位置采用止口限位结构,消除配合间隙,球头支撑(401)与锁定块(402)、球头法兰盘(403)配合球面副采用精研磨加工实现小间隙配合,球面副间涂抹适量润滑脂,一方面保证被动支撑单元(400)在凹凸不平地面条件下自适应找正形成稳固支撑面,另一方面避免因安装配合间隙过大而导致混联加工机器人工作过程中底盘稳定性降低。

Claims (10)

1.一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于包括:底盘单元(100)、全向移动单元(200)、主动油气悬挂单元(300)、被动支撑单元(400)、力感知支撑单元(500);
底盘单元(100)上设有混联加工机器人;
所述主动油气悬挂单元(300),包括:伺服电机(301),液压泵站(302),过滤器(303),二位三通电磁阀(304),溢流阀(305),Y型电磁换向阀(306),液控单向阀(307),单向阀(308),二通流量阀(309),悬挂油缸(310),蓄能器(311),截止阀(312);
伺服电机(301)用于驱动液压泵站(302),驱动液压泵站(302)输出和回收油液,驱动液压泵站(302)具有出油口和回油口;液压泵站(302)的出油口连接过滤器(303)的入口端,过滤器(303)的出口端通过主进油管路与二位三通电磁阀(304)的入口端、溢流阀(305)的入口端和Y型电磁换向阀(306)的端口1连接;
二位三通电磁阀(304),具体一个入口和两个出口,两个出口分别为出口1和出口2;
二位三通电磁阀(304)的入口端与主进油管路连接,出口1通过主动油气悬挂单元(300)的主回油管路与驱动液压泵站(302)的回油口连接,出口2处于常闭状态;溢流阀(305)的入口端连接主进油管路,出口端通过主动油气悬挂单元(300)的主回油管路与驱动液压泵站(302)的回油口连接;Y型电磁换向阀(306)具有三个端口,端口1与主进油管路连接,端口2与液控单向阀(307)一端连接,端口3通过主动油气悬挂单元(300)的主回油管路与驱动液压泵站(302)的回油口连接;液控单向阀(307)另一端连接四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路的一端,桥式回路另一端通过截止阀(312)连接悬挂油缸(310)和蓄能器(311);
底盘单元(100)通过悬挂油缸(310)连接全向移动单元(200);
被动支撑单元(400)、力感知支撑单元(500)均安装底盘单元(100)底部;
全向智能移动装备,具有待机模式、移动模式和工作模式;
全向智能移动装备在进入待机模式时,机器人不工作,过滤器(303),溢流阀(305),单向阀(308),二通流量阀(309)均为开启状态,截止阀(312)为常闭状态;
二位三通电磁阀(304)的入口端和出口1为关闭状态,出口2为常闭状态;
Y型电磁换向阀(306)的端口2和端口3为开启状态,端口1为关闭状态;
液控单向阀(307)控制油液从四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路朝Y型电磁换向阀(306)单向流通;
四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路,控制油液沿单向阀(308)a、二通流量阀(309)、单向阀(308)c路线单向流通;
悬挂油缸(310)的油液依次经过截止阀(312)、单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路、液控单向阀(307)、Y型电磁换向阀(306)、主回油管路,送至液压泵站(302)的回油口;悬挂油缸(310)的液压杆收回,带动全向移动单元(200)向上收起同时带动底盘单元(100)下沉,直至被动支撑单元(400)平稳着地,由全向移动单元(200)对底盘单元(100)单独支撑切换为由被动支撑单元(400)单独实现对底盘单元(100)支撑;
力感知支撑单元(500)不工作,保持脱离地面状态;
全向智能移动装备向指定工位移动前,进入移动模式,机器人不工作,过滤器(303),溢流阀(305),单向阀(308),二通流量阀(309)均为开启状态,截止阀(312)为常闭状态;
二位三通电磁阀(304)的入口端和出口1为关闭状态,出口2为常闭状态;
Y型电磁换向阀(306)的端口1和端口2为开启状态,端口3为关闭状态;
液控单向阀(307)控制油液从Y型电磁换向阀(306)朝四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路单向流通;
四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路,控制油液沿单向阀(308)d、二通流量阀(309)、单向阀(308)b路线单向流通;
液压泵站(302)的油液从出油口依次经过主进油管路、过滤器(303)、溢流阀(305)、Y型电磁换向阀(306)、液控单向阀(307)、单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路、截止阀(312),送至悬挂油缸(310)和蓄能器(311);
悬挂油缸(310)的液压杆伸出,带动全向移动单元(200)向下伸出同时带动底盘单元(100)升起,悬挂油缸(310)的液压杆伸出预定长度后位置锁定,被动支撑单元(400)完全脱离地面,由被动支撑单元(400)对底盘单元(100)单独支撑切换为由全向移动单元(200)单独实现对底盘单元(100)支撑;
力感知支撑单元(500)不工作,保持脱离地面状态;
机器人在到达指定工位后,全向智能移动装备进入工作模式,过滤器(303),溢流阀(305),单向阀(308),二通流量阀(309)均为开启状态,截止阀(312)为常闭状态;
二位三通电磁阀(304)的入口端和出口1为关闭状态,出口2为常闭状态;
Y型电磁换向阀(306)的端口2和端口3为开启状态,端口1为关闭状态;
液控单向阀(307)控制油液从四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路朝Y型电磁换向阀(306)单向流通;
四个单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路,控制油液沿单向阀(308)a、二通流量阀(309)、单向阀(308)c路线单向流通;
悬挂油缸(310)的油液依次经过截止阀(312)、单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路、液控单向阀(307)、Y型电磁换向阀(306)、主回油管路,送至液压泵站(302)的回油口;悬挂油缸(310)的液压杆收回,带动全向移动单元(200)向上收起同时带动底盘单元(100)下沉,直至被动支撑单元(400)平稳着地;力感知支撑单元(500)启动,力感知支撑单元(500)撑地后,由全向移动单元(200)对底盘单元(100)单独支撑切换为由被动支撑单元(400)和力感知支撑单元(500)共同实现对底盘单元(100)支撑;机器人工作工程中,力感知支撑单元(500)能够实时监测地面支撑力;当监测到的地面支撑力小于设定的支撑力阈值时,判定力感知支撑单元未稳定支撑于地面,即出现虚腿状态,此时力感知支撑单元(500)调整至监测到的地面支撑力满足设定的支撑力阈值,实现稳定支撑;否则,力感知支撑单元(500)保持当前状态。
2.根据权利要求1所述的一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于:机器人为混联加工机器人,机器人上配置测量与加工集成式的末端执行器和专用数控系统,可满足精密加工的找正、铣面、钻孔需求。
3.根据权利要求1所述的一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于:过滤器(303),处于常开状态,其作用是滤除油液中的杂质,避免杂质对阀件和系统正常运行造成影响。
4.根据权利要求1所述的一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于:二位三通电磁阀(304),包括入口端、出口1及出口2三个端口,入口端与主进油管路连接,出口1与主动油气悬挂单元(300)的主回油管路连接,出口2处于常闭状态;当主动油气悬挂单元(300)带载启动时,二位三通电磁阀(304)入口端和出口1开启,高温油液直接流回液压泵站(302),避免对其他阀组产生影响;当主动油气悬挂单元(300)平稳运行时,二位三通电磁阀(304)入口端和出口1关闭,油液流向溢流阀(305)。
5.根据权利要求1所述的一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于:Y型电磁换向阀(306),具有三个端口,端口1与主进油管路连接,端口2与液控单向阀(307)一端连接,端口3与主回油管路连接;Y型电磁换向阀(306)端口1和端口2开启,端口3关闭,可控制悬挂油缸(310)的液压杆伸出;Y型电磁换向阀(306)端口2和端口3开启,端口1关闭,可控制悬挂油缸(310)的液压杆缩回;Y型电磁换向阀(306)端口1、端口2及端口3均关闭,可控制悬挂油缸(310)的液压杆位置保持。
6.根据权利要求1所述的一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于:截止阀(312),一端与单向阀(308)和二通流量阀(309)组成的桥式回路一端连接,另一端与悬挂油缸(310)和蓄能器(311)连接;截止阀(312)主要用于悬挂油缸(310)和蓄能器(311)的调试和维保过程,主动油气悬挂单元(300)正常工作时截止阀(312)处于常闭状态。
7.根据权利要求1所述的一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于:全向智能移动装备包含4套全向移动单元(200),每套全向移动单元(200)均通过悬挂油缸(310)与底盘单元(100)联接;全向智能移动装备移动模式下,通过对四套全向移动单元(200)转速和转向的闭环控制实现移动装备在二维平台面内任意姿态的精准移动,包括直行、横行、任意角度斜行、任意弧线及零半径回转等复杂轨迹。
8.根据权利要求1所述的一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于:被动支撑单元(400),包括:球头支撑(401)、锁定块(402),球头法兰盘(403);全向智能移动装备共包含3套被动支撑单元(400),以机器人安装底座为几何位置中心,3套被动支撑单元(400)位置连线呈等边三角形,其中两套分别安装于底盘单元(100)前部两侧,沿几何位置中心对称布置,第三套位于底盘单元(100)后部中心,该种布置通过三点自适应找正方法可快速形成稳定支撑面,保证底盘单元(100)迅速稳固。
9.根据权利要求1所述的一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于:力感知主动支撑单元(500),包括:伺服电机(501)、减速器(502)、滚珠丝杠螺旋升降机(503)、力传感器(504)及球头法兰盘(505),全向智能移动装备共设置2套力感知主动支撑单元(500),分别安装于底盘单元(100)后部两侧,以机器人安装底座为中心对称布置。
10.根据权利要求1所述的一种面向混联加工机器人的柔性化全向智能移动装备,其特征在于:机器人工作工程中,力感知支撑单元(500)能够实时监测其对地面的支撑力;当监测到支撑力小于设定的支撑力阈值时,判定力感知支撑单元未稳定支撑于地面,即出现虚腿状态,此时力感知支撑单元(500)调整至监测到的地面支撑力满足设定的支撑力阈值,实现稳定支撑;否则,力感知支撑单元(500)保持当前状态。
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