[发明专利]机器人自动砂样制备装置及砂样制备的方法

权利要求书

1.一种机器人自动砂样制备装置，其特征在于，所述砂样制备装置包含机械臂系统、基座、旋转座、固定板、若干个伺服电机、激光测距仪、漏斗、电磁阀、控制器，所述基座顶部设置有一旋转座，所述旋转座由基座内的第一伺服电机控制其转动，所述旋转座上设置有两块竖直方向的固定板；

在所述旋转座上设置有机械臂系统，所述机械臂系统包括：

第一后端粗臂、第一后端细臂，所述第一后端粗臂和所述第一后端细臂的底端铰接在两块固定板之间，所述第一后端粗臂设置在前端并且由安装在固定板之间的第二伺服电机驱动其转动；

第二前端粗臂和第二前端细臂，第二前端粗臂和第二前端细臂的前端分别铰接在一前端铰接板的两个铰接点上，所述第二前端粗臂的后端铰接在所述第一后端粗臂顶端，且在第一后端粗臂顶端内置有第三伺服电机以驱动所述第二前端粗臂以所述第一后端粗臂顶部为中心转动，所述第二前端细臂的后端与一三角形铰接板的其中一个铰接点铰接，且该三角形铰接板的其余两个铰接点分别与所述第一后端粗臂和所述第一后端细臂的顶端转动连接；

所述激光测距仪，安装在所述前端铰接板下方；

所述漏斗，通过夹持件安装在所述前端铰接板上；

所述电磁阀设置在漏斗底部开口部位；

所述控制器连接各个伺服电机、激光测距仪和电磁阀。

2.如权利要求1所述的机器人自动砂样制备装置，其特征在于，所述控制器设置在所述机器人自动砂样制备装置的基座内，用于控制第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、激光测距仪和电磁阀的运行。

3.如权利要求2所述的机器人自动砂样制备装置，其特征在于，所述基座侧面设置有IO接口，外部控制终端通过数据线与该IO接口相连后与基座内的控制器相连。

4.如权利要求1所述的机器人自动砂样制备装置，其特征在于，所述激光测距仪自身具有供电模块对其进行供电。

5.如权利要求1所述的机器人自动砂样制备装置，其特征在于，所述激光测距仪以10次/秒的频率进行测距。

6.如权利要求1所述的机器人自动砂样制备装置，其特征在于，激光测距仪的测距范围为10cm-10m，精度为±1mm。

7.如权利要求1所述的机器人自动砂样制备装置，其特征在于，所述机械臂系统在运行中，其前端铰接板的底面始终处于水平状态。

8.一种采用如权利要求1-7任意一所述的机器人自动砂样制备装置进行砂样制备的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、在漏斗正下方放置砂样制备器皿；

步骤S2、在漏斗中放置适量砂；

步骤S3、控制器控制旋转座和/或机械臂系统运作，使机械臂系统前端的漏斗位于所述砂样制备器皿正上方；

步骤S4、激光测距仪实时监测正下方砂样制备器皿的底面与激光测距仪之间的距离H，若在当前位置处距离H在预设区间以内，控制器打开漏斗的电磁阀，使漏斗中的砂自然掉落至砂样制备器皿中；

步骤S5、控制器打开漏斗的电磁阀后，激光测距仪继续实时监测正下方砂样制备器皿中砂与激光测距仪之间的距离H，同时控制第一伺服电机驱动旋转座旋转、控制第二伺服电机驱动第一后端粗臂以底部为中心转动和/或控制第三伺服电机驱动所述第二前端粗臂以所述第一后端粗臂顶部为中心转动，使漏斗在左右和前后方向按照设定路线、设定的速度移动；同时通过控制第三伺服电机的驱动，使H始终在预设区间以内；漏斗中砂量过少时，需人工及时添加；

步骤S6、漏斗按照设定路线、设定的速度完成一个撒砂循环后，继续重复进行步骤S5，直至砂样制备器皿中各区域中的砂厚度略高于预定高度；控制器控制电磁阀关闭，用工具移除顶部多余的砂，使得砂样制备器皿中各区域中的砂厚度达到预定高度，砂样制作完成。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述设定路线为“之”字型路线，设定的速度为0.25m/s。