[发明专利]基于冗余五自由度机构模块的组合喷涂机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体涉及一种能够应用于汽车整车喷涂的模块化组合喷涂机器人。

背景技术

随着现代汽车工业的迅速发展，汽车型号和车体设计的不断调整，国内汽车生产正在向大规模、高质量和低成本的方向发展，汽车车身喷涂是汽车制造中最主要的生产工艺之一，它不仅能够提高汽车产品的耐蚀性，延长汽车使用寿命，它还最直接地体现了汽车外表面颜色、光泽和亮度质量的优劣，是人们对汽车质量最直观的评价，所以它对汽车市场竞争力的有着最直接的影响。在此背景下，传统的手工喷涂已经无法满足大多数整车厂车身涂装的要求，喷涂技术从手工喷涂、半自动喷枪喷涂发展到了如今的机器人自动喷涂，只有采用机器人才能适应这种频繁变化的生产要求。机器人的作用是控制喷枪，使之在喷涂过程中与喷涂表面保持正确的角度和恒定的距离。到目前为止，喷涂机器人已成为国内市场上运用最多的工业机器人之一。

喷涂机器人成为汽车工业喷涂生产线和首选设备，然而由于我国工业机器人技术的局限，自主研发的喷涂机器人往往存在精度不够，控制能力低下的缺点，目前我国大多数汽车涂装生产线仍然在采用自动喷涂机设备，少数企业所采用的自动喷涂机器人大部分都是来自国外的设备制造商，成套引进这些设备不仅价格昂贵，而且维护成本高，一旦设备出现故障，维修周期较长，更甚者有可能在维修期间导致整条生产线的停产，造成企业巨大的资源浪费和财产损失，因此实现自动静电涂装设备的国产化，提高对喷涂机器人的研究水平，打破国外厂商的技术垄断成为当前亟需解决的问题，这对于我国机器人产业以及汽车产业具有重大意义。

喷涂机器人在国内始于上世纪七十年代初，起初国内研究机构对喷涂机器人的研究大多基于对国外喷涂机器人的使用经验的基础上开展，研发周边技术和配套设施以利于更好的应用喷涂机器人。近年来由于国内机械制造业(汽车制造业，工程机械制造业等)的发展和需求，我国的许多汽车厂家和制造业公司也正在开发和研究适合自己的喷涂机器人。通过调研发现，现已应用的传统喷涂机器人都是采用仿人手臂的串联机器人，通过对运动轨迹的合理规划完成自动化喷涂作业。但由于我国制造业整体技术水平的限制，至今未能对串联机器人的精度不高问题做出实质性的突破，串联式喷涂机器人的控制相对较复杂，而且这种串联式机器人由于结构形式单一，很难取得知识产权突破。由此可知，对喷涂机器人本体的创新研究和机构的原始创新，对拥有自主知识产权，提高技术含量和产品竞争力显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题，以适应涂装生产线对喷涂机器人柔性化、灵活度和自动化水平的更高需求，发明了一种新的喷涂机器人系统。

本发明提供的基于冗余五自由度机构模块化的组合喷涂机器人系统，其特征在于，该系统由2个或2个以上模块化的喷涂机器人单元构成，所述模块化的喷涂机器人单元分别安装在待喷涂汽车的两侧，每个模块化的喷涂机器人单元主体结构是一个空间冗余五自由度的喷涂机构，所述空间冗余五自由度通过一平面两自由度机构安装在行走机架单元上实现；运动拖链安装在拖车导轨上，所述待喷涂汽车整车安装在运动拖链上恒速移动，每组喷涂机器人通过自身独立的竖直导轨跟随待喷涂汽车的移动，完成对待喷涂汽车整车的喷涂作业。

根据本发明中的组合喷涂机器人系统，所述的平面两自由度机构主要包括底座、固接雾化器的动平台、和连接底座和动平台的三个支链，所述三个支链分别为：第一主支链、第二主支链、第三辅支链，其中每个支链均由若干连杆和若干旋转副组合而成；所述的平面两自由度机构通过底座安装在竖直滑块上，这样就为该机构提供了两个自由度：其中一个为绕底座中心轴线旋转的自由度，另一个是随着竖直滑块在竖直导轨上往复移动的自由度，所述的竖直导轨固接在水平转盘上，水平转盘安装在水平滑块上，这样也为该机构提供了两个自由度：分别是绕着水平转盘的轴线旋转的自由度和沿着水平滑块在水平导轨上移动的自由度，所述待喷涂汽车整车安装在运动拖链上恒速移动提供一个移动自由度，共同组成了所述的空间冗余五自由度结构。

本发明中提到基于冗余五自由度机构模块的喷涂机器人系统有如下优点：(1)结构对称，易于制造，成本较低，更容易实现模块化加工；(2)其速度快、灵活性好；(3)相对于串联机构更容易控制，喷涂精度易于保证；(4)工作空间大，在导轨上可实现大范围移动；(5)柔性程度高，可适应不同汽车整车的喷涂作业环境，更可以根据需要增加喷涂作业单元模块。

附图说明

图1为本发明实施例系统整体示意图。

图2为本发明实施例中喷涂机器人单元示意图。