CN112403747A - 一种基于视觉伺服的多枪混控喷漆机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉伺服的多枪混控喷漆机器人，包括底盘和工作台，所述工作台的顶部安装有支座，所述支座的顶部通过轴承转动连接有大臂，所述支座的一侧安装有主电机，所述大臂的一侧通过轴承转动连接有连接壳，所述连接壳的一侧设置有腕部，所述腕部的一侧安装有喷头，所述底盘的底部安装有单点平衡装置，所述底盘的内部设置有静压检测装置，所述底盘的底部开设有环形槽，所述单点平衡装置包括液压支柱，所述液压支柱的一端连接有滑块，所述滑块与环形槽组成滑动副，所述液压支柱的另一端连接有支撑腿，所述支撑腿的底部向内凹陷有槽，本发明，具有工作范围广和可混合多色油漆的特点。

Description

一种基于视觉伺服的多枪混控喷漆机器人

技术领域

本发明涉及油漆喷涂技术领域，具体为一种基于视觉伺服的多枪混控喷漆机器人。

背景技术

喷涂机器人是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。分为有气喷涂机器人和无气喷涂机器人。

现有的油漆喷涂机器人智能喷涂单色油漆或是喷涂完一种颜色后，更换油漆桶，切换另一种颜色，无法完成多色混合的喷涂效果；现有的喷涂机器人机械臂无法进行较远姿态的移动，否则需要适配更大的底盘面积以维持稳固性；现有的油漆喷涂机器人在喷涂完一处位置，如充电桩后，移动至另一处时需要将机械臂收起便于在移动时保持重心稳定，在行进至下一处时需要再次将机械臂展开，工作效率低。因此，设计工作范围广和可混合多色油漆的一种基于视觉伺服的多枪混控喷漆机器人是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视觉伺服的多枪混控喷漆机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于视觉伺服的多枪混控喷漆机器人，包括底盘和工作台，所述工作台的顶部安装有支座，所述支座的顶部通过轴承转动连接有大臂，所述支座的一侧安装有主电机，所述大臂的一侧通过轴承转动连接有连接壳，所述连接壳的一侧设置有腕部，所述腕部的一侧安装有喷头，所述底盘的底部安装有单点平衡装置，所述底盘的内部设置有静压检测装置。

进一步的，所述底盘的底部开设有环形槽，所述单点平衡装置包括液压支柱，所述液压支柱的一端连接有滑块，所述滑块与环形槽组成滑动副，所述液压支柱的另一端连接有支撑腿，所述支撑腿的底部向内凹陷有槽，且槽的内壁均匀安装有滚轮，所述支撑腿的一侧安装有旋转电机，所述旋转电机的输出轴与滚轮相连接。

进一步的，所述静压检测装置包括油泵，所述油泵的输入端通过管路连接有油箱，所述油泵的输出端通过管路连接有溢流阀，所述油泵的输出端还通过管路连接有若干节流阀，所述工作台的底部凸出设置有上滑动部，所述底盘的顶部凸出设置有下滑动部，所述下滑动部与上滑动部组成滑动副，所述下滑动部内开设有液压油腔，且液压油腔与溢流阀通过管路连接。

进一步的，所述工作台的底部均匀安装有定位杆，所述定位杆的外部套接有弹簧，所述定位杆活动穿过环形槽，且定位杆的底部与滑块相接触。

进一步的，所述支座的两侧对应安装有混合驱动系统，所述混合驱动系统包括安装在两个支座之间的调向电机，所述调向电机的输出轴套接有带轮，所述带轮的外部套接有同步齿形带，所述带轮与同步齿形带相啮合，所述同步齿形带的两端连接有软管，所述支座的一侧安装有固定板，所述大臂的一侧和腕部的一侧均转动安装有圆盘槽轮，所述圆盘槽轮的外部套接有钢丝绳，两个所述钢丝绳的两端分别与位于支座两侧的软管相连接。

进一步的，所述油漆混合装置包括安装于连接壳的底部的上壳，所述上壳的内部贯穿设置有若干个螺旋管，所述螺旋管包括盘旋圆周半径依次减小的外管、中管和内管，所述外管的数量多于中管，所述中管的数量多于内管，所述螺旋管的底部贯通连接有下壳，所述下壳与喷头相互贯通。

进一步的，所述连接壳的内部上下堆叠设置有油漆桶，所述油漆桶的一侧均匀开设有通孔，所述螺旋管穿过通孔，所述油漆桶的顶部通过焊接固定有进油管，所述进油管与油漆桶相互贯通，每个所述进油管分布在每个油漆桶的圆周的不同位置，所述螺旋管与进油管相贯通，所述进油管连接外部压力源。

进一步的，所述底盘的底部开设有槽，且槽的内部通过轴承转动连接有转台，所述底盘的底部内壁安装有转向电机，所述转向电机的输出轴与转台之间设置有齿轮齿盘副，所述转台的底部向内凹陷，且凹陷处设置有伸缩气缸，所述伸缩气缸的底部连接有履带轮组，所述履带轮组与外界驱动力矩相连接。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，

（1）通过电机加绳索提供的混合驱动系统，代替传统的机械臂驱动方式，由于绳索在传动过程具有柔软性，可以将电机后移至后座上，减轻了腕关节的重量，使整机更为简单紧凑；

（2）通过在绳索外套接软软管，在驱动时绳索在软管内滑动，软管保持了绳索两端始终能够传递转矩，可以使大臂带动腕关节至各个位置，软管本身为硬度较高的塑性体，不阻碍机械臂正常工作；

（3）通过在底盘底部设置单点平衡装置，可以在机械臂任意姿态带来的重心偏移时维持整个身体平衡，减小了底盘的体积，使装置更为灵活，同时使机械臂可以延伸至更远的位置，提高了机器人的工作范围；

（4）通过在底盘与工作台的交接处设置静压检测装置，通以静压维持机械臂的平衡，机械臂抬升与放下可以通过液力缓冲，减小噪音，使装置运行平稳；大幅度改变机械臂的姿态时，通过节流阀改变腔内的压力，使工作台的角度发生偏移，再驱动支腿绕轴心转动，定位杆下沉使支腿能够移动至重心偏移处，使得能够自动判断重心位置进行适应性调整；

（6）通过设置有油漆混合装置，可以使不同颜色的油漆按照想要的配比进行充分预混合，再从喷头喷出多色油漆，使得喷出的油漆可以根据用户需要更快更方便地改变颜色。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的底盘结构示意图；

图3是本发明的底盘侧面剖视结构示意图；

图4是本发明的静压检测装置液压原理图；

图5是本发明的支座与大臂安装示意图；

图6是本发明的混合驱动系统结构示意图；

图7是本发明的油漆混合装置结构示意图；

图8是本发明的图7中A-A视角示意图；

图9是本发明的油漆桶与螺旋管安装示意图；

图中：1、底盘；2、工作台；3、静压检测装置；4、单点平衡装置；5、混合驱动系统；6、油漆混合装置；11、转台；111、齿轮齿盘副；12、履带轮组；13、伸缩气缸；14、环形槽；15、转向电机；16、下滑动部；21、支座；211、主电机；22、大臂；23、连接壳；24、腕部；241、喷头；25、上滑动部；31、弹簧；32、定位杆；33、节流阀；34、溢流阀；35、油泵；36、油箱；41、支撑腿；42、液压支柱；43、旋转电机；44、滚轮；45、滑块；51、固定板；52、带轮；53、软管；54、圆盘槽轮；55、同步齿形带；56、钢丝绳；57、调向电机；61、上壳；62、螺旋管；621、内管；622、中管；623、外管；63、下壳；64、油漆桶；641、进油管；642、通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供技术方案：一种基于视觉伺服的多枪混控喷漆机器人，包括底盘1和工作台2，工作台2的顶部安装有支座21，支座21的顶部通过轴承转动连接有大臂22，支座21的一侧安装有主电机211，大臂22的一侧通过轴承转动连接有连接壳23，连接壳23的一侧设置有腕部24，腕部24的一侧安装有喷头241，底盘1的底部安装有单点平衡装置4，底盘1的内部设置有静压检测装置3，静压检测装置3用于检测该机械臂的重心位置，单点平衡装置4用于利用一个支点使整个机器人平衡，减小了底盘1的体积，使装置更为灵活，同时使机械臂可以延伸至更远的位置，提高了机器人的工作范围，主电机211带动大臂22运动；

如图2-3，底盘1的底部开设有环形槽14，单点平衡装置4包括液压支柱42，液压支柱42的一端连接有滑块45，滑块45与环形槽14组成滑动副，液压支柱42的另一端连接有支撑腿41，支撑腿41的底部向内凹陷有槽，且槽的内壁均匀安装有滚轮44，支撑腿41的一侧安装有旋转电机43，旋转电机43的输出轴与滚轮44相连接，当重心偏移需要重新平衡时，启动旋转电机43，其带动滚轮44滚动，使滑块45在环形槽14内滑动，带动支撑腿41移动至需要支撑重心的位置，液压支柱42拉长和缩短用于适应移动和停止的情况；

如图3-4，静压检测装置3包括油泵35，油泵35的输入端通过管路连接有油箱36，油泵35的输出端通过管路连接有溢流阀34，油泵35的输出端还通过管路连接有若干节流阀33，工作台2的底部凸出设置有上滑动部25，底盘1的顶部凸出设置有下滑动部16，下滑动部16与上滑动部25组成滑动副，下滑动部16内开设有液压油腔，且液压油腔与溢流阀34通过管路连接，正常通以静压维持机械臂的平衡，机械臂抬升与放下可以通过液力缓冲，减小噪音，使装置运行平稳；大幅度改变机械臂的姿态时，通过节流阀33改变腔内的压力，使工作台的角度发生偏移，再驱动支腿绕轴心转动，定位杆32下沉使支撑腿41能够移动至重心偏移处，使得能够自动判断重心位置进行适应性调整；

如图3，工作台2的底部均匀安装有定位杆32，定位杆32的外部套接有弹簧31，定位杆32活动穿过环形槽14，且定位杆32的底部与滑块45相接触，当重心偏移时，定位杆32进入环形槽14，阻挡滑块45的位置，从而将支撑腿41移动至重心位置；

如图1、5和6，支座21的两侧对应安装有混合驱动系统5，混合驱动系统5包括安装在两个支座21之间的调向电机57，调向电机57的输出轴套接有带轮52，带轮52的外部套接有同步齿形带55，带轮52与同步齿形带55相啮合，同步齿形带55的两端连接有软管53，支座21的一侧安装有固定板51，大臂22的一侧和腕部24的一侧均转动安装有圆盘槽轮24，圆盘槽轮24的外部套接有钢丝绳56，两个钢丝绳56的两端分别与位于支座21两侧的软管53相连接，当驱动时钢丝绳56在软管内滑动，软管保持了钢丝绳56两端始终能够传递转矩，可以使大臂带动腕关节至各个位置，软管53本身为硬度较高的塑性体，不阻碍机械臂正常工作，同时也能防止钢丝绳56随意形变，此种驱动代替传统的机械臂驱动方式，由于钢丝绳56在传动过程具有柔软性，可以将电机后移至后座上，减轻了腕关节的重量，使整机更为简单紧凑；

如图7-8，油漆混合装置6包括安装于连接壳23的底部的上壳61，上壳61的内部贯穿设置有若干个螺旋管62，螺旋管62包括盘旋圆周半径依次减小的外管623、中管622和内管621，外管623的数量多于中管622，中管622的数量多于内管621，螺旋管62的底部贯通连接有下壳63，下壳63与喷头241相互贯通，螺旋管62的排列方式增大阻力，使得其在不压力源时不会向下泄露，螺旋管62用于向喷头241通入油漆；

如图9，连接壳23的内部上下堆叠设置有油漆桶64，油漆桶64的一侧均匀开设有通孔642，螺旋管62穿过通孔642，油漆桶64的顶部通过焊接固定有进油管641，进油管641与油漆桶64相互贯通，每个进油管641分布在每个油漆桶64的圆周的不同位置，螺旋管62与进油管641相贯通，进油管641连接外部压力源，各个进油管641分别用于给油漆桶64补充油漆，使用时压力源通过进油管641使油漆桶64内的油漆注入喷头241，堆叠式的油漆桶64使得各种颜色的油漆均能装入该装置，要混合油漆时，根据混合的量给予进油管641不同的压力，使得混合能够实现自由定量；

如图2-3，底盘1的底部开设有槽，且槽的内部通过轴承转动连接有转台11，所述底盘1的底部内壁安装有转向电机15，所述转向电机15的输出轴与转台11之间设置有齿轮齿盘副111，所述转台11的底部向内凹陷，且凹陷处设置有伸缩气缸13，所述伸缩气缸13的底部连接有履带轮组12，所述履带轮组12与外界驱动力矩相连接，当进行转向时，驱动转向电机15，其通过齿轮齿盘副111使得转台11带动底盘1转向，当定位时伸缩气缸13使履带轮组12缩回，当移动时伸缩气缸13再将其推出，便于切换移动和静止两种状态；

实施例：当使用该喷漆机器人时，先驱动履带轮组12将整个装置移动至待喷涂工作位置，通过转向电机15将机械臂朝向较准，接着根据控制系统设定好的程序分别调整大臂22、连接壳23和喷头241的角度，使喷头241按照设定的轨迹喷漆，当重心大幅度偏移时利用静压检测装置3检测重心位置，使单点平衡装置4刚好支撑住整个机器人，混合油漆时利用油漆混合装置6均匀混合油漆。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于视觉伺服的多枪混控喷漆机器人，包括底盘（1）和工作台（2），所述工作台（2）的顶部安装有支座（21），所述支座（21）的顶部通过轴承转动连接有大臂（22），所述支座（21）的一侧安装有主电机（211），所述大臂（22）的一侧通过轴承转动连接有连接壳（23），所述连接壳（23）的一侧设置有腕部（24），所述腕部（24）的一侧安装有喷头（241），其特征在于：所述底盘（1）的底部安装有单点平衡装置（4），所述底盘（1）的内部设置有静压检测装置（3）；

所述底盘（1）的底部开设有环形槽（14），所述单点平衡装置（4）包括液压支柱（42），所述液压支柱（42）的一端连接有滑块（45），所述滑块（45）与环形槽（14）组成滑动副，所述液压支柱（42）的另一端连接有支撑腿（41），所述支撑腿（41）的底部向内凹陷有槽，且槽的内壁均匀安装有滚轮（44），所述支撑腿（41）的一侧安装有旋转电机（43），所述旋转电机（43）的输出轴与滚轮（44）相连接；

所述静压检测装置（3）包括油泵（35），所述油泵（35）的输入端通过管路连接有油箱（36），所述油泵（35）的输出端通过管路连接有溢流阀（34），所述油泵（35）的输出端还通过管路连接有若干节流阀（33），所述工作台（2）的底部凸出设置有上滑动部（25），所述底盘（1）的顶部凸出设置有下滑动部（16），所述下滑动部（16）与上滑动部（25）组成滑动副，所述下滑动部（16）内开设有液压油腔，且液压油腔与溢流阀（34）通过管路连接；

所述工作台（2）的底部均匀安装有定位杆（32），所述定位杆（32）的外部套接有弹簧（31），所述定位杆（32）活动穿过环形槽（14），且定位杆（32）的底部与滑块（45）相接触。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉伺服的多枪混控喷漆机器人，其特征在于：所述底盘（1）的底部开设有槽，且槽的内部通过轴承转动连接有转台（11），所述底盘（1）的底部内壁安装有转向电机（15），所述转向电机（15）的输出轴与转台（11）之间设置有齿轮齿盘副（111），所述转台（11）的底部向内凹陷，且凹陷处设置有伸缩气缸（13），所述伸缩气缸（13）的底部连接有履带轮组（12），所述履带轮组（12）与外界驱动力矩相连接。

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