【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人、自动化及涂装，特别涉及一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人。
技术介绍
1、随着工业技术的发展，大型工业装备的制造逐渐成为高端制造的重要组成部分，且体量越来越大。涂装主要是对装备进行油漆，表面涂装是诸如船舶、飞机等大型装备建造和保养维护的重要工序，直接影响其寿命和安全。涂装过程中，精确的工艺和质量控制是保证涂层功能要求的最主要因素，涂层的防护能力三分靠漆料、七分靠工艺。大型工业装备表面积巨大，涂装工作量大，涂装效率和涂层质量要求高，施工难度大。目前，飞机、船舶等装备的表面涂装仍依赖人工作业，存在涂装质量稳定性差、生产效率低和难以实现工艺质量的持续优化等诸多问题。另一方面，涂装作为关键的技术岗位，技术工人培养周期长；涂装作业严重危害健康，从业人员逐年减少，人力成本激增。迫切要求发展高效高质量的自动化涂装装备和工艺技术。
2、机器人自动化喷涂可以替代人工劳动，实现精确的工艺控制，有效提升涂层质量和作业效率。大型装备自动化涂装的一个核心问题是超大工作空间。以船舶为例，船舶舷侧高度可达50米以上，基于吊挂平台或龙门结构的工业机器人涂装系统，结构笨重、灵活性差、造价昂贵，难以推广。爬壁机器人可以吸附在大尺度表面移动，灵活地完成相应工作，但爬壁机器人的负载能力和运动灵活性之间存在矛盾，在涂装应用中效率、负载和定位等方面的问题突出。已有的工业机器人和自动化装备均难以满足高效高质量的大空间涂装要求。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现阶段大型工业装备涂装任
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，包括宏机器人1，微机器人2和喷涂模块3；
4、所述宏机器人1包括框架11，安装于框架11上的宏机器人驱动模块12和出索滑轮13，宏机器人1驱动整个机器人在二维平面内平动；
5、所述微机器人2包括索并联式微机器人21和导轨式微机器人22两种，根据喷涂空间不同，选择索并联式微机器人21或导轨式微机器人22，索并联式微机器21人通过改变索长实现对喷涂模块3的运动控制，导轨式微机器人22通过控制两级导轨的运动实现对喷涂模块3的运动控制；
6、所述喷涂模块3包括喷枪31、a轴32、c轴33、底座34，喷枪31可在a轴32和c轴33的控制下进行自旋和摆动；
7、所述微机器人2安装于框架11上，喷涂模块3与微机器人2串接。
8、优选地，宏机器人1包括六组宏机器人驱动模块12或包括四组宏机器人模块12或包括两组宏机器人驱动模块12。
9、优选地，当宏机器人1包括六组宏机器人驱动模块12时，在两侧的框架上各有三组宏机器人驱动模块12，上面一组，下面两组，上面一组宏机器人驱动模块的滚筒1201与框架两侧平行，下面两组宏机器人驱动模块的滚筒1201与框架底部平行；下部前后两侧出索滑轮13关于框架11上部出索滑轮13对称分布。
10、当宏机器人1包括两组宏机器人模块12时，位于宏机器人1框架两侧的三根绳索采用平行索构型，通过令同侧三根绳索的出索点和绳索悬挂点分布相同，确保同侧绳索长度相同、相互平行且同步收放，此时框架同侧三根绳索由同一个滚筒1201进行卷索，此时仅需框架两侧各一组共两组宏机器人驱动模块12驱动整个宏机器人1，两组宏机器人驱动模块12分别与框架两侧平行。
11、当宏机器人1包括四组宏机器人模块12时，宏机器人1采用部分绳索为平行索的构型，通过令框架两侧底部同侧两根绳索的出索点和绳索悬挂点分布相同，确保其长度相同、相互平行且同步收放，此时框架两侧底部同侧两根绳索由同一个滚筒1201进行卷索，此时框架两侧底部各采用一组宏机器人驱动模块12驱动，顶部的两根绳索则由各自对应的宏机器人驱动模块12单独控制收放。
12、优选地，每组宏机器人驱动模块12包括滚筒1201、安装侧板1202、支撑管1203、安装底板1204、滚珠丝杠组件1205、直线导轨组件1206、卷索电机1207、换向电机1208、换向电机支架1209、导向轮1210、导向轮安装座1211、拉力传感器1212、码盘1213和读头1214；整个模块采用轻量化设计，仅依靠支撑管1203连接安装侧板1202，两安装侧板1202固定于安装底板1204上，构成立体的安装空间；滚筒1201与卷索电机1207通过滚筒1201的法兰翻边连接；滚珠丝杠组件1205的丝杠螺母与直线导轨组件1206的滑块连接，使滚珠丝杠组件1205同步进行往复直线运动；丝杠依靠换向电机1208驱动，换向电机1208通过换向电机支架1209固定在安装底板1204上；拉力传感器1212安装于滚珠丝杠组件1205上，导向轮安装座1211与拉力传感器1212通过螺栓连接；导向轮1210安装于导向轮安装座1211内，码盘1213固定于导向轮1210上，读头1214固定于导向轮安装座1211内侧；绳索缠绕在滚筒1201上，绕过导向轮1210后通向出索滑轮13，而后连接于悬挂支架14上。
13、优选地，滚珠丝杠组件1205可带动导向轮1210进行往复运动，绳索缠绕导向轮1210满一层时，换向电机1208改变电流方向，丝杠反转，导向轮1210调转方向，引导绳索实现多层缠绕，绳索释放与缠绕同理；导向轮安装座1211与绳索成45度夹角，拉力传感器1212的读数为对应绳索索力大小的倍。
14、根据实际使用需求，可确定机器人的负载，从而确定绳索的直径及材料，优选地，绳索材料采用钢索、凯夫拉索等。
15、优选地，宏机器人驱动模块12的卷索电机1207和换向电机1208可采用关节电机，节省安装空间的同时又具备较大的扭矩。
16、优选地，宏机器人驱动模块12具备测量出索长度的功能，依靠安装于导向轮1210上的码盘1213以及导向轮安装座1211内侧的读头1214实现，通过测量角度变化可换算得到索长变化。
17、优选地，每个宏机器人驱动模块12的导向轮1210的中间截面均与其对应的框架11上出索滑轮13的中间截面重合；每个宏机器人驱动模块12的导向轮1210到安装底板1204的距离与其对应的出索滑轮13到安装底板1204的距离相等。
18、优选地，索并联式微机器人21包括微机器人驱动模块2101、微机器人绳索导向滑轮2102、微机器人出索滑轮2103、万向节底座2104、气缸2105、末端中轴2106、轴承耳座2107和末端安装板2108，微机器人驱动模块2101、微机器人绳索导向滑轮2102、微机器人出索滑轮2103均分布在框架11上，每组微机器人绳索导向滑轮2102和微机器人出索滑轮2103在框架11的两面背靠背布置；每个微机器人驱动模块2101控制两根平行绳索的收放，绳索经过微机器人本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：包括宏机器人(1)，微机器人(2)和喷涂模块(3)；
2.根据权利要求1所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：所述宏机器人(1)包括六组宏机器人驱动模块(12)或包括四组宏机器人模块(12)或包括两组宏机器人驱动模块(12)。
3.根据权利要求2所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：当宏机器人(1)包括六组宏机器人驱动模块(12)时，在两侧的框架上各有三组宏机器人驱动模块(12)，上面一组，下面两组，上面一组宏机器人驱动模块的滚筒(1201)与框架两侧平行，下面两组宏机器人驱动模块的滚筒(1201)与框架底部平行；下部前后两侧出索滑轮(13)关于框架(11)上部出索滑轮(13)对称分布；
4.根据权利要求1所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：每组宏机器人驱动模块(12)包括滚筒(1201)、安装侧板(1202)、支撑管(1203)、安装底板(1204)、滚珠丝杠组件(1205)、直线导轨组件(1206)、卷索电机(120
5.根据权利要求4所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：滚珠丝杠组件(1205)可带动导向轮(1210)进行往复运动，绳索缠绕导向轮(1210)满一层时，换向电机(1208)改变电流方向，丝杠反转，导向轮(1210)调转方向，引导绳索实现多层缠绕，绳索释放与缠绕同理；导向轮安装座(1211)与绳索成45)度夹角，拉力传感器(1212)的读数为对应绳索索力大小的倍；
6.根据权利要求4所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：宏机器人驱动模块(12)的卷索电机(1207)和换向电机(1208)采用关节电机，节省安装空间的同时又具备较大的扭矩。
7.根据权利要求4所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：每个宏机器人驱动模块(12)的导向轮(1210)的中间截面均与其对应的框架(11)上出索滑轮(13)的中间截面重合；每个宏机器人驱动模块(12)的导向轮(1210)到安装底板(1204)的距离与其对应的出索滑轮(13)到安装底板(1204)的距离相等。
8.根据权利要求1所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：索并联式微机器人(21)包括微机器人驱动模块(2101)、微机器人绳索导向滑轮(2102)、微机器人出索滑轮(2103)、万向节底座(2104)、气缸(2105)、末端中轴(2106)、轴承耳座(2107)和末端安装板(2108)，微机器人驱动模块(2101)、微机器人绳索导向滑轮(2102)、微机器人出索滑轮(2103)均分布在框架(11)上，每组微机器人绳索导向滑轮(2102)和微机器人出索滑轮(2103)在框架(11)的两面背靠背布置；每个微机器人驱动模块(2101)控制两根平行绳索的收放，绳索经过微机器人绳索导向滑轮(2102)后穿过框架(11)到达另一侧，绕过微机器人出索滑轮(2103)后与末端安装板(2108)连接；微机器人出索滑轮(2103)能自适应摆动，适应末端安装板(2108偏摆的同时保证每组绳索的平行；气缸(2105)头部与末端中轴(2106)连接，末端中轴(2106)通过两轴承耳座(2107)固定与末端安装板(2108)上，起到张紧索并联式微机器人绳索的作用，同时也能通过伸缩控制喷枪(31)到目标工作面的距离。
【技术特征摘要】
1.一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：包括宏机器人(1)，微机器人(2)和喷涂模块(3)；
2.根据权利要求1所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：所述宏机器人(1)包括六组宏机器人驱动模块(12)或包括四组宏机器人模块(12)或包括两组宏机器人驱动模块(12)。
3.根据权利要求2所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：当宏机器人(1)包括六组宏机器人驱动模块(12)时，在两侧的框架上各有三组宏机器人驱动模块(12)，上面一组，下面两组，上面一组宏机器人驱动模块的滚筒(1201)与框架两侧平行，下面两组宏机器人驱动模块的滚筒(1201)与框架底部平行；下部前后两侧出索滑轮(13)关于框架(11)上部出索滑轮(13)对称分布；
4.根据权利要求1所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：每组宏机器人驱动模块(12)包括滚筒(1201)、安装侧板(1202)、支撑管(1203)、安装底板(1204)、滚珠丝杠组件(1205)、直线导轨组件(1206)、卷索电机(1207)、换向电机(1208)、换向电机支架(1209)、导向轮(1210)、导向轮安装座(1211)、拉力传感器(1212)、码盘(1213)和读头(1214)；整个宏机器人驱动模块采用轻量化设计，仅依靠支撑管(1203连接安装侧板(1202)，两安装侧板(1202)固定于安装底板(1204)上，构成立体的安装空间；滚筒(1201)与卷索电机(1207)通过滚筒(1201)的法兰翻边连接；滚珠丝杠组件(1205)的丝杠螺母与直线导轨组件(1206)的滑块连接，使滚珠丝杠组件(1205)同步进行往复直线运动；丝杠依靠换向电机(1208)驱动，换向电机(1208)通过换向电机支架(1209)固定在安装底板(1204)上；拉力传感器(1212)安装于滚珠丝杠组件(1205)上，导向轮安装座(1211)与拉力传感器(1212)通过螺栓连接；导向轮(1210)安装于导向轮安装座(1211)内，码盘(1213)固定于导向轮(1210)上，读头(1214)固定于导向轮安装座(1211)内侧；绳索缠绕在滚筒(1201)上，绕过导向轮(1210)后通向出索滑轮(13)，而后连接于悬挂支架(14)上。
5.根据权利要求4所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：滚珠丝杠组件(1205)可带动导向轮(1210)进行往复运动，绳索缠绕导向轮(1210)满一层时，换向电机(1208)改变电流方向，丝杠反转，导向轮(1210)调转方向，引导绳索实现多层缠绕，绳索释放与缠绕同理；导向轮安装座(1211)与绳索成45)度夹角，拉力传感器(1212)的读数为对应绳索索力大小的倍；
6.根据权利要求4所述的一种用于大型表面涂装的索并联宏微喷涂机器人，其特在于：宏机器人驱动模块(12)的卷索电...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵珠峰，段金昊，黄敏健，杭旸，刘汉擎，霍晔，姚铭，郄金波，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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