CN215396918U - 面向组装和3d打印一体化的双机器人复合制造系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种面向组装和3D打印一体化的双机器人复合制造系统。本系统包括：一个六关节抓取机械臂、一个搭载打印设备六关节打印机械臂、一个控制两个机械臂运动的上位机、一个调整抓取机械臂姿态的手动控制盘(示教器)。本实用新型能够很好地实现打印过程与抓取过程协同进行，实现打印机器人与抓取机器人协同工作。本系统通过打印机器人与抓取机器人协同工作，实现打印过程与安装过程交替进行，双机器人协同工作，作用空间和范围广，能够适应复杂的工作的环境，使得3D打印技术能够适应不同的工况，应用范围极其广泛，技术延展性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种面向组装和3D打印一体化的双机器人复合制造系统，属于3D打印领域设备组件技术领域。
背景技术
双机器人协同作业是机器人技术研究的重点和热点之一，在3D打印技术领域，双机器人协同作业也发挥了重要的作用。近年来，机器人技术得到了迅猛的发展。对于复杂的环境、交错的作业任务，单体机器人无法胜任。多机器人协同作业在各行各业得到广泛的应用，如工业生产、航空航天、医学、军事等领域。随着生产量和作业环境的不断变化。多机器人系统相比于单机器人系统有诸多的优点，如多机器人在任务执行过程中可以分布式排列，增大作业空间和范围，系统适应环境能力强，环境发生变化时能自我调节；多机器人系统具有更好的数据冗余性及鲁棒性；多机器人系统空间分布广，同时具有较好的时间分布性。通过多机器人之间的协同合作，多机器人系统可以可靠地完成单机器人无法完成的复杂任务，因此，多机器人系统越来越受到国内外学者的广泛关注。将机器人技术运用于3D打印技术领域，通过多机器人之间的协同合作，使得3D打印技术应用广泛，可靠性高，效率高。
现有3D打印系统的缺陷主要在于打印与转载时的干涉问题。
发明内容
本实用新型提供一种面向组装和3D打印一体化的双机器人复合制造系统，使打印机器臂与抓取机器臂协同工作，实现打印过程与安装过程交替进行，双机器人协同工作。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种面向组装和3D打印一体化的双机器人复合制造系统，包括搭载机械手抓的抓取机械臂及其控制器、搭载打印设备的打印机械臂及其控制器、安装有双机器人协同控制软件的上位机和调整抓取机械臂姿态的手动控制盘；所述上位机通过以太网连接两个控制器。
进一步的，所述抓取机械臂和打印机械臂均为六关节机械臂。
进一步的，所述手动控制盘为机器人示教器，所述机器人示教器通过电缆与抓取机械臂的控制器的主CPU印刷电路板和机器人控制印刷电路板连接。示教器是人机交流的接口，能够实现对机械臂进行手动操纵等功能。
进一步的，所述打印设备为面向复杂工件3D打印的FDM喷丝机构。
有益效果：本实用新型通过打印机器人与抓取机器人协同工作，实现打印过程与安装过程交替进行，双机器人协同工作，作用空间和范围广，能够适应复杂的工作的环境，使得3D打印技术能够适应不同的工况，应用范围极其广泛，技术延展性好。
附图说明
图1为双机器人协同控制系统硬件结构示意图；
图2为双机器人路径规划流程。
具体实施方式
本实用新型公开了一种面向组装—3D打印一体化的双机器人复合制造系统。本系统的主要结构包括：一个六关节抓取机械臂、一个搭载打印设备六关节打印机械臂、一个控制两个机械臂运动的上位机、一个调整抓取机械臂姿态的手动控制盘即示教器。六关节抓取机械臂用来抓取待安装部件，六关节打印机械臂用来打印部件，两机械臂通过上位机控制实现协同运动，另外对抓取机械臂配置一手动控制盘即示教器，示教器是经由电缆与控制装置内部的主CPU印刷电路板和机器人控制印刷电路板连接，是人机交流的接口，使用机器人示教器能够实现手动操纵机器人的运动、位姿等功能，通过示教器可以控制抓取机械臂的末端执行器，调整末端执行器的姿态，对抓取机械臂的姿态实现微调。
打印设备采用名称为一种面向复杂工件3D打印的FDM喷丝机构，申请号为2019219184946的实用新型专利公开的FDM喷丝机构。抓取机械臂和打印机械臂均为KUKA机械臂。
机械臂与上位机之间进行网络通信，采用TCP协议通信方式，TCP协议通信可靠，数据传输稳定正确。传统机机器人一般由机械臂、控制器(含伺服机构)和示教器等组成，本系统设计的双机器人协同控制系统，由上位机、双机器人以及调整抓取机械臂姿态的手动控制盘即示教器组成。安装有协同控制软件的上位机通过上位机本身的以太网卡，也可以另外安装工控板卡，由以太网卡接出网线，由网线连接到抓取机器人和打印机器人的控制器。在进行网络通信时，有两种通信协议可供选择，分别是传输控制协议(TCP)与用户数据报协议(UDP)。本系统选择的TCP协议，TCP协议是一种可靠的面向连接的协议，UDP是一种不可靠的无连接协议。基于TCP协议通信方式能够提供数据确认和数据重传的功能机制，在数据传输过程中能够保证数据的正确性。
本系统在工作过程中，首先通过路径规划软件生成KUKA机械臂能够识别的机器人语言，然后将生成的机器人指令传入到上位机里的双协同控制软件中，双协同控制软件将机器人控制指令传输到机械臂的控制器中，机械臂的控制器根据控制指令给机械臂的伺服驱动器发送控制信号，由伺服驱动器驱动双机械臂人协同运动。本系统中使用的协同控制软件为KUKA机械臂专用的控制软件，可以到KUKA机器人官方网站下载使用。本双机器人协同控制系统硬件结构示意图如图1所示。
本实用新型中打印机械臂与抓取机械臂协同运动路径规划方法，在制造过程中分为两个过程：打印机械臂工作过程和抓取机械臂工作过程。双机械臂的工作路径规划为：首先根据需要镶嵌的部件规划部件的安装次序，当一个部件的安装槽打印至预设高度时，打印动作停止，打印设备回到安全位置。抓取机械臂工作时，抓取指定部件到达安装位置并调整至部件的安装姿态，然后暂停，等待操作员确认该安装姿态是否正确，操作员可以通过手动的方式对安装姿态进行微调，然后按下确认按钮，机械臂自动放置该安装部件后回到安全位置。打印机械臂开始继续打印。如此重复，直到整个工件制造结束。双机器人协同工作的路径规划流程如图2所示。
通过此种路径规划方法，能够很好地实现打印过程与抓取过程协同进行，实现打印机器人与抓取机器人协同工作。本系统通过打印机器人与抓取机器人协同工作，实现打印过程与安装过程交替进行，双机器人协同工作，作用空间和范围广，能够适应复杂的工作的环境，使得3D打印技术能够适应不同的工况，应用范围极其广泛，技术延展性好。
Claims (4)
1.一种面向组装和3D打印一体化的双机器人复合制造系统，其特征在于，包括搭载机械手抓的抓取机械臂及其控制器、搭载打印设备的打印机械臂及其控制器、安装有双机器人协同控制软件的上位机和调整抓取机械臂姿态的手动控制盘；所述上位机通过以太网连接两个控制器。
2.根据权利要求1所述的一种面向组装和3D打印一体化的双机器人复合制造系统，其特征在于，所述抓取机械臂和打印机械臂均为六关节机械臂。
3.根据权利要求1所述的一种面向组装和3D打印一体化的双机器人复合制造系统，其特征在于，所述手动控制盘为机器人示教器，所述机器人示教器通过电缆与抓取机械臂的控制器的主CPU印刷电路板和机器人控制印刷电路板连接。
4.根据权利要求1所述的一种面向组装和3D打印一体化的双机器人复合制造系统，其特征在于，所述打印设备为面向复杂工件3D打印的FDM喷丝机构。
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