CN113021382A - 全自动智能喷涂机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了全自动智能喷涂机器人，涉及建筑制造技术领域。包括底盘、驱动装置、滑动装置、夹紧装置、检测装置以及控制装置，驱动装置固定连接在底盘上，并且驱动装置能够带动底盘在地面上进行自由移动，滑动装置固定在底盘上，夹紧装置的一端用于将喷涂枪进行固定，夹紧装置的另一端连接在滑动装置上，并且夹紧装置能够沿着滑动装置的高度方向自由滑动，检测装置固定在底盘上，控制装置也固定在底盘上，并且控制装置分别与驱动装置、滑动装置、夹紧装置以及检测装置信号连接；从而解决了现有技术中在大面积喷涂作业中参与人员多、喷涂效率低以及喷涂质量不佳的问题。

Description

全自动智能喷涂机器人
技术领域
本发明涉及建筑制造技术领域，更具体地说，涉及一种全自动智能喷涂机器人。
背景技术
随着信息化工业化智能技术涉及到制造业方方面面，大面积表面的漆面喷涂的自动化成为一个迫切需要解决的问题。
目前，传统的喷涂技术采用人工喷涂或者使用喷涂机器进行喷涂，当大面积表面采用人工喷涂作业时，需要参与的人员较多，消耗工人的体力，而且长时间工作导致工人的工作效率低，影响了交付工期；但采用现有的喷涂机器对大面积区域的表面进行喷涂工作时，虽然降低了参与施工人员的数量，但是喷涂的效率依然很低，而且喷涂质量差，会出现各个区域涂层厚度不均匀的情况。
因此，如何解决现有技术中在大面积喷涂作业中参与人员多、喷涂效率低以及喷涂质量不佳的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供全自动智能喷涂机器人以解决现有技术中在大面积喷涂作业中参与人员多、喷涂效率低以及喷涂质量不佳的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了全自动智能喷涂机器人，包括：
底盘；
驱动装置,所述驱动装置固定连接在所述底盘上，并且所述驱动装置能够带动所述底盘在地面上进行自由移动；
滑动装置，所述滑动装置固定在所述底盘上；
夹紧装置，所述夹紧装置的一端用于将喷涂枪进行固定，所述夹紧装置的另一端连接在所述滑动装置上，并且所述夹紧装置能够沿着所述滑动装置的高度方向自由滑动；
检测装置，所述检测装置固定在所述底盘上；
控制装置，所述控制装置固定在所述底盘上，并且所述控制装置分别与所述驱动装置、所述滑动装置、所述夹紧装置以及所述检测装置信号连接。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述驱动装置包括可转动固定连接在所述底盘上的两对滚轮、固定在所述底盘上的独立控制器、固定在所述滚轮上的驱动器以及碟刹机构，所述独立控制器分别与所述控制装置、所述驱动器以及所述碟刹机构信号连接。
进一步的，所述滑动装置包括同步带、固定在所述同步带上的传动板、垂直固定连接在所述底盘上的固定架、固定在所述底盘上的电机以及可转动连接在所述固定架顶部的同步带轮，沿着所述固定架的高度方向设置有用于供所述同步带进行滑动的导轨，所述电机与所述控制装置电连接，所述同步带的一端与所述电机的输出轴滑动连接，所述同步带的另一端与所述同步带轮相啮合。
进一步的，所述夹紧装置包括反向阻尼器、固定连接在所述传动板上的梯形连接架、与所述梯形连接架固定连接的角度控制电机、与所述角度控制电机可转动连接的连接夹，所述角度控制电机与所述控制装置电连接，所述反向阻尼器的一端与所述连接夹固定连接，所述反向阻尼器的另一端与所述梯形连接架固定连接。
进一步的，所述检测装置包括多个超声波雷达，各个所述超声波雷达分别固定连接在所述底盘上，并且各个所述超声波雷达分别沿着所述底盘的周向进行分布，各个所述超声波雷达均与所述控制装置信号连接。
进一步的，所述控制装置包括主控制器、供电装置以及伺服电机，所述主控制器与所述伺服电机信号连接，所述供电装置与所述主控制器、所述超声波雷达、所述角度控制电机以及所述伺服电机电连接。
进一步的，所述供电装置包括第一电源模块、第二电源模块以及电池组。
进一步的，所述超声波雷达的数量为十个，其中四个所述超声波雷达固定在所述底盘的前端，四个所述超声波雷达固定在所述底盘的后端，两个所述超声波雷达分别固定在所述底盘的两侧。
进一步的，所述驱动器的内部配置有闭环反馈机构，并且所述闭环反馈机构与所述独立控制器信号连接。
进一步的，所述连接夹设置有可调节的夹持口，所述夹持口的内壁上固定贴合有防滑条纹。
本申请提供的技术方案包括以下有益效果：
本发明提供的技术方案中，全自动智能喷涂机器人，包括底盘、驱动装置、滑动装置、夹紧装置、检测装置以及控制装置，驱动装置固定连接在底盘上，并且驱动装置能够带动底盘在地面上进行自由移动，滑动装置固定在底盘上，夹紧装置的一端用于将喷涂枪进行固定，夹紧装置的另一端连接在滑动装置上，并且夹紧装置能够沿着滑动装置的高度方向自由滑动，检测装置固定在底盘上，控制装置也固定在底盘上，并且控制装置分别与驱动装置、滑动装置、夹紧装置以及检测装置信号连接。如此设置，驱动装置能够为自动智能喷涂机器人的移动提供动力，底盘用于承载检测装置、控制装置、滑动装置以及夹紧装置。检测装置用于动态识别周围外部环境，为控制装置规划喷涂路径提供外部信息，夹紧装置能够将喷涂枪牢固的固定在其上面，滑动装置用于控制喷涂枪在高度方向上的准确运动，夹紧装置能够控制喷涂枪俯仰的角度，同时还能够减少喷涂枪末端震动；从而解决了现有技术中在大面积喷涂作业中参与人员多、喷涂效率低以及喷涂质量不佳的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中全自动智能喷涂机器人整体的结构示意图；
图2是本发明实施例中全自动智能喷涂机器人的俯视图；
图3是本发明实施例中全自动智能喷涂机器人的左视图；
图4是本发明实施例中夹紧装置的结构示意图。
附图标记：
1、底盘；2、驱动装置；3、滑动装置；4、夹紧装置；5、喷涂枪；6、滚轮；7、独立控制器；8、驱动器；9、碟刹机构；10、同步带；11、传动板；12、固定架；13、电机；14、同步带轮；15、反向阻尼器；16、梯形连接架；17、角度控制电机；18、连接夹；19、超声波雷达；20、主控制器；21、伺服电机；22、第一电源模块；23、第二电源模块；24、电池组。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本具体实施方式的目的在于提供全自动智能喷涂机器人；从而解决了现有技术中在大面积喷涂作业中参与人员多、喷涂效率低以及喷涂质量不佳的问题。
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
请参阅图1-图4，本实施例提供了全自动智能喷涂机器人，包括底盘1、驱动装置2、滑动装置3、夹紧装置4、检测装置以及控制装置，本实施例中底盘1优选为阿克曼转角结构的底盘1，驱动装置2固定连接在底盘1上，并且驱动装置2能够带动底盘1在地面上进行自由移动，滑动装置3固定在底盘1上，夹紧装置4的一端用于将喷涂枪5进行固定，夹紧装置4的另一端连接在滑动装置3上，并且夹紧装置4能够沿着滑动装置3的高度方向自由滑动，检测装置固定在底盘1上，控制装置也固定在底盘1上，并且控制装置分别通过信号线与驱动装置2、滑动装置3、夹紧装置4以及检测装置信号连接。
如此设置，驱动装置2能够为自动智能喷涂机器人的移动提供动力，底盘1用于承载检测装置、控制装置、滑动装置3以及夹紧装置4。检测装置用于动态识别周围外部环境，检测自动智能喷涂机器人的空间位置，检测装置为控制装置规划喷涂路径提供外部信息，检测装置将采集的周围环境的信息信号传输给控制装置，控制装置对收集的信息进行处理分析，然后控制自动智能喷涂机器人的喷涂以及行走；夹紧装置4能够将喷涂枪5牢固的固定在其上面，滑动装置3能够为喷涂枪5在高度方向上提供准确的运动行程，并且能够控制喷涂枪5的运动轨迹以及停留的高度；夹紧装置4能够控制喷涂枪5俯仰的角度，同时还能够平衡喷涂枪5重量，减少喷涂枪5末端的震动；当自动智能喷涂机器人进入喷涂场地后，在检测装置以及控制装置的共同作用下，自动智能喷涂机器人能够自动规划合适的喷涂路线，并调整自动智能喷涂机器人与待喷涂面之间的距离。夹紧装置4调整好喷涂枪5的俯仰角度后，启动喷涂泵。在滑动装置3和夹紧装置4的共同驱动下，喷涂枪5以蛇形路径完成待喷涂面的喷涂。当遇到90°拐角处时，自动智能喷涂机器人首先停止运行，关闭喷涂枪5，向后运行一段距离后以最小转弯半径完成位姿调整，然后再倒回上次停止点处继续完成喷涂作业，直到完成预定喷涂距离后结束喷涂作业，自动智能喷涂机器人回停止点自动停止；自动智能喷涂机器人实现了大面积喷涂面的智能喷涂，智能喷涂机器人以智能喷涂为理念，实现喷涂工作的全智能化作业，有效提高喷涂效率和喷涂质量，并减少喷涂工作的人工介入程度，降低人力使用成本；从而解决了现有技术中在大面积喷涂作业中参与人员多、喷涂效率低以及喷涂质量不佳的问题。
作为可选的实施方式，驱动装置2包括两对滚轮6、独立控制器7、驱动器8以及碟刹机构9，本实施例中滚轮6优选为17寸橡胶减震轮胎，如此能够克服30度坡道及20cm以下的障碍物；两对滚轮6通过驱动轴均可转动固定连接在底盘1上，独立控制器7通过螺栓固定连接在底盘1上，驱动器8以及碟刹机构9设置在滚轮6内，独立控制器7分别与控制装置、驱动器8以及碟刹机构9信号连接。本实施例中驱动器8的内部配置有闭环反馈机构，并且闭环反馈机构与独立控制器7信号连接。如此设置，独立控制器7用于控制车辆定速以及定距行驶；驱动器8内的闭环反馈机构，用于准确控制驱动装置2的准确运动轨迹；碟刹机构9用于控制自动智能喷涂机器人在停止状态下能够稳定的固定在目标位置。
作为可选的实施方式，滑动装置3包括同步带10、传动板11、固定架12、电机13以及同步带轮14，本实施例中固定架12优选为L型固定架12，并且沿着固定架12的高度方向设置有用于供同步带10进行滑动的导轨，固定架12通过螺栓垂直固定连接底盘1上，传动板11通过螺栓固定连接在同步带10上，电机13的底座通过螺栓固定在底盘1，同步带轮14可转动地连接在固定架12的顶部，电机13与控制装置通过导线电连接，同步带10的一端与电机13的输出轴滑动连接，同步带10的另一端与同步带轮14相啮合。如此设置，电机13接收到控制装置传送的驱动信号，电机13输出轴旋转特定的角度，带动同步带10以及与同步带10相啮合的同步带轮14共同运动，从而实现使同步带10上固定点按指定速度运动指定距离，同步带10带动传动板11在导轨面上滑动，进而带动传动板11上的夹紧装置4运动。
更具体的实施方式，夹紧装置4包括反向阻尼器15、梯形连接架16、角度控制电机17以及连接夹18，本实施例中连接夹18优选为U型连接夹18，并且连接夹18设置有可调节的夹持口，夹持口的内壁上固定贴合有防滑条纹；梯形连接架16通过螺栓固定连接在传动板11的端面上，角度控制电机17的底座通过螺栓与梯形连接架16固定连接，连接夹18固定在角度控制电机17的传动轴上，角度控制电机17与控制装置通过导线电连接，反向阻尼器15的一端与连接夹18固定连接，反向阻尼器15的另一端与梯形连接架16固定连接。如此设置，角度控制电机17按控制装置给出指令旋转特定角度，用于控制喷涂枪5和被喷涂面的俯仰夹角，连接夹18具有可调节夹持口径，连接夹18的内壁上固定粘接有防滑条纹，可以适用各类不同喷涂枪5的稳定夹持。反向阻尼器15用于平衡喷涂枪5静态负载并降低喷涂枪5移动及喷涂过程中的末端震动。
更具体的实施方式，检测装置包括多个超声波雷达19，各个超声波雷达19分别固定连接在底盘1上，并且各个超声波雷达19分别沿着底盘1的周向进行分布，各个超声波雷达19均与控制装置信号连接；超声波雷达19的数量可以根据具体的使用环境进行设定，本实施例中超声波雷达19的数量优选为十个，其中四个超声波雷达19间隔并排固定在底盘1的前端，四个超声波雷达19间隔并排固定在底盘1的后端，两个超声波雷达19分别对称固定在底盘1的两侧。如此设置，本实施例中超声波雷达19优选型号为HC-03的高精度超声传感器。不同位置的超声波雷达19具有不同的功能，一部分超声波雷达19用于检测前方障碍物，控制自动智能喷涂机器人合理转向，避让前后方的实时障碍物，另一部分的超声波雷达19用于判断转向条件，辅助机器人转向，获得当前的喷涂距离和喷涂枪5前端与待喷涂面的夹角，用于反馈控制***调整自动智能喷涂机器人的位姿。
更具体的实施方式，控制装置包括主控制器20、供电装置以及伺服电机21，本实施例中主控制器20的型号优选采用ATMEL MEAG2560单片机处理器，用于采集检测装置的检测信号，并控制机器人的前进、旋转、以及喷涂；主控制器20与伺服电机21信号连接，供电装置与主控制器20、超声波雷达19、角度控制电机17以及伺服电机21通过导线电连接，并且供电装置为整个自动智能喷涂机器人的所有用电设备提供电能；供电装置包括第一电源模块22、第二电源模块23以及电池组24，本实施例中第一电源模块22能够提供5V的电压，第二电源模块23能够提供24V的电压。如此设置，第一电源模块22用于给检测装置、主控制器20、角度控制电机17提供电能，第二电源模块23用于提供伺服电机21运行所需要的电能，电池组24用于给整个控制***提供充足的电能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种全自动智能喷涂机器人，其特征在于，包括：
底盘(1)；
驱动装置(2),所述驱动装置(2)固定连接在所述底盘(1)上，并且所述驱动装置(2)能够带动所述底盘(1)在地面上进行自由移动；
滑动装置(3)，所述滑动装置(3)固定在所述底盘(1)上；
夹紧装置(4)，所述夹紧装置(4)的一端用于将喷涂枪(5)进行固定，所述夹紧装置(4)的另一端连接在所述滑动装置(3)上，并且所述夹紧装置(4)能够沿着所述滑动装置(3)的高度方向自由滑动；
检测装置，所述检测装置固定在所述底盘(1)上；
控制装置，所述控制装置固定在所述底盘(1)上，并且所述控制装置分别与所述驱动装置(2)、所述滑动装置(3)、所述夹紧装置(4)以及所述检测装置信号连接。
2.根据权利要求1所述的全自动智能喷涂机器人，其特征在于，所述驱动装置(2)包括可转动固定连接在所述底盘(1)上的两对滚轮(6)、固定在所述底盘(1)上的独立控制器(7)、固定在所述滚轮(6)上的驱动器(8)以及碟刹机构(9)，所述独立控制器(7)分别与所述控制装置、所述驱动器(8)以及所述碟刹机构(9)信号连接。
3.根据权利要求1所述的全自动智能喷涂机器人，其特征在于，所述滑动装置(3)包括同步带(10)、固定在所述同步带(10)上的传动板(11)、垂直固定连接在所述底盘(1)上的固定架(12)、固定在所述底盘(1)上的电机(13)以及可转动连接在所述固定架(12)顶部的同步带轮(14)，沿着所述固定架(12)的高度方向设置有用于供所述同步带(10)进行滑动的导轨，所述电机(13)与所述控制装置电连接，所述同步带(10)的一端与所述电机(13)的输出轴滑动连接，所述同步带(10)的另一端与所述同步带轮(14)相啮合。
4.根据权利要求3所述的全自动智能喷涂机器人，其特征在于，所述夹紧装置(4)包括反向阻尼器(15)、固定连接在所述传动板(11)上的梯形连接架(16)、与所述梯形连接架(16)固定连接的角度控制电机(13)、与所述角度控制电机(13)可转动连接的连接夹(18)，所述角度控制电机(13)与所述控制装置电连接，所述反向阻尼器(15)的一端与所述连接夹(18)固定连接，所述反向阻尼器(15)的另一端与所述梯形连接架(16)固定连接。
5.根据权利要求4所述的全自动智能喷涂机器人，其特征在于，所述检测装置包括多个超声波雷达(19)，各个所述超声波雷达(19)分别固定连接在所述底盘(1)上，并且各个所述超声波雷达(19)分别沿着所述底盘(1)的周向进行分布，各个所述超声波雷达(19)均与所述控制装置信号连接。
6.根据权利要求5所述的全自动智能喷涂机器人，其特征在于，所述控制装置包括主控制器(20)、供电装置以及伺服电机(13)，所述主控制器(20)与所述伺服电机(13)信号连接，所述供电装置与所述主控制器(20)、所述超声波雷达(19)、所述角度控制电机(13)以及所述伺服电机(13)电连接。
7.根据权利要求6所述的全自动智能喷涂机器人，其特征在于，所述供电装置包括第一电源模块(22)、第二电源模块(23)以及电池组(24)。
8.根据权利要求5所述的全自动智能喷涂机器人，其特征在于，所述超声波雷达(19)的数量为十个，其中四个所述超声波雷达(19)固定在所述底盘(1)的前端，四个所述超声波雷达(19)固定在所述底盘(1)的后端，两个所述超声波雷达(19)分别固定在所述底盘(1)的两侧。
9.根据权利要求2所述的全自动智能喷涂机器人，其特征在于，所述驱动器(8)的内部配置有闭环反馈机构，并且所述闭环反馈机构与所述独立控制器(7)信号连接。
10.根据权利要求4所述的全自动智能喷涂机器人，其特征在于，所述连接夹(18)设置有可调节的夹持口，所述夹持口的内壁上固定贴合有防滑条纹。
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