一种可自主移动的机械臂喷涂机器人的制作方法

本发明涉及智能机器人领域，特别是一种可自主移动的机械臂喷涂机器人。

背景技术：

目前市场使用的机械臂喷涂机器人设备，都是固定底座，处理固定的一部分区间，可操作范围小，操作不灵活等缺点。有时候需要对一物体进行多面喷涂则需要数个底盘固定的机械臂喷涂机器人，这样就增加了运营成本，操作空间也大大减少。

除了机械臂喷涂机器人不可移动之外，很多喷涂机械臂外置料仓，难以保证喷料不受污染，一旦喷料污染，对接下来工作流程就会产生影响，费事费时，并对精准喷涂产生影响，发生这样的事也会增加材料成本和人工成本。

针对以上机械臂喷涂机器人的缺陷，本发明采用可移动方式，给机械臂喷涂机器人加上轮胎，实现机器人自主移动，来节约成本提高效率；将料箱内置，这样避免了料箱外置喷料可能会被污染的情况，以上的改进，为机械臂喷涂机器人增加新一种的运作方式。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可自主移动的机械臂喷涂机器人，其能够通过算法自主移动自主作业，对运动轨迹进行纠正。

本发明的实施例是这样实现的：

一种可自主移动的机械臂喷涂机器人，其包括控制系统和硬件部分。

在本发明的一些实施例中，所述控制系统包括：可移动控制模块、转向控制模块、机械臂控制模块、刹车控制模块、急停开关、减速电机、电源控制箱、控制终端、控制算法模块、天线、数据模块、红外探测仪器、超声波探测仪器、深度学习摄像头，其中：

天线数据连接数据模块，红外探测仪数据连接数据模块，超声波探测器数据连接数据模块，深度学习摄像头数据连接数据模块，数据模块数据连接控制终端，电源控制箱电性连接控制终端，控制算法模块数据连接控制终端，控制终端数据连接移动控制模块，控制终端数据连接转向控制模块，控制终端数据连接机械臂控制模块，控制终端数据连接刹车控制模块，急停开关电性连接刹车控制模块，减速电机电性连接板刹车控制模块。

在本发明的一些实施例中，所述可移动控制模块用于控制机械臂喷涂机器人的多方位移动。

在本发明的一些实施例中，所述转向控制模块用于结合陀螺仪控制机械臂喷涂机器人的转向，结合移动控制模块实现机械臂喷涂机器人的移动自由。

在本发明的一些实施例中，所述机械臂控制模块用于控制机械臂喷涂机器人机械臂的控制，调整方位、机械臂高度的调节、喷料的控制、前倾后移、悬停等等操作。

在本发明的一些实施例中，所述刹车控制模块用于连接减速机和刹车片，实现机械臂喷涂机器人的减速和停止行进。

在本发明的一些实施例中，所述急停开关用于机械臂喷涂机器人行进中的紧急刹车，停止运作。

在本发明的一些实施例中，所述减速电机用于机械臂喷涂机器人在移动过程中的减速行驶，用于对当前速度进行减速。

在本发明的一些实施例中，所述电源控制箱包括：微型发电机、充电插座、电源开关、电池组，其中电源开关与电池组电性连接，充电插座电性连接电池组，微型发电机电性连接电池组。

在本发明的一些实施例中，所述控制终端用于机械臂喷涂机器人在运作过程中处理数据模块的数据，运用控制算法模块的算法移动机械臂喷涂机器人的行进、减速、刹车，机械臂的操作，电源控制等等。

在本发明的一些实施例中，所述控制算法模块，用于指示机械臂机器人移动的指示，以及分析机械臂机器人在移动过程中的错误数据，进行改正，从新做出下一步指示。

在本发明的一些实施例中，所述天线用于接收控制数据和发送数据。

在本发明的一些实施例中，所述数据模块用于接收天线、红外探测仪、超声波探测仪、深度学习摄像头的数据，将接收到这些设备的数据发送到控制终端由控制终端对机械臂机器人下一步行为作出指示。

在本发明的一些实施例中，所述红外探测仪用于机械臂机器人周边的障碍物，测到的数据发送到数据模块。

在本发明的一些实施例中，所述超声波探测器用于机械臂机器人周边的障碍物，测到的数据发送到数据模块。

在本发明的一些实施例中，所述深度学习摄像头用于对机械臂机器人的行为进行学习，积累数据，不断优化。

在本发明的一些实施例中，所述其特征在于，所述控制算法模块包括机器人移动算法，其中agv按照规划路径走，激光束给出一条运动轨迹p，路径p认为由无数个路径点组成，即p＝[p1,p2…pn]，把agv的运动整体定义为线速度v与角速度w，agv认为在二维平面oxwyw内运动，其运动方程为：

在本发明的一些实施例中，所述控制算法模块包括机器人移动误差算法，其中，定义agv的位姿与路径点的误差为e＝|pn-tn|,tn＝[xyθ]^t，因此agv的路径跟踪可描述为最小误差e，则e的运动模型为：

其中：θ是引导介质确认的定值，exey通过求路径点与agv当前位姿的欧式距离差得到，控制中心求解出三个误差值，把需要调整的动作指令发送给下位机，调整agv使其按照引导介质规划的路径行走。

在本发明的一些实施例中，所述电源控制箱包括：微型发电机、充电插座、电源开关、电池组，其中电源开关与电池组电性连接，充电插座电性连接电池组，微型发电机电性连接电池组。

其中微型发电机用于提高能量的转换，充电插座用于给电池组充电，电源开关用于打开或关闭机械臂机器人的电源，电池组用于给机械臂机器人提供电能。

在本发明的一些实施例中，所述移动机器人机身包括：一套灭火装置、车体、轮胎、传动装置、控制模块、深度学习摄像头、天线、无线路由器、超声波探测仪器、陀螺仪、红外探测仪器、激光雷达、料箱。

可360°旋转6轴机械臂包括：输料管、多功能喷头、工业摄像头、控制器与执行机构、可360°旋转6轴机械臂。其中：

所述灭火装置用于机械臂机器人出现紧急情况使用。

所述传动装置用于机械臂机器人将电能转换为动能，在运作过程中行进的传送装置。

所述无线路由器用于接收和发送数据信息。

所述料箱用于存放喷料，防止被污染。

所述输料管用于将料箱的喷料输送到多功能喷头。

所述工业摄像头用于检测机械臂机器人在工作中的工作情况和工作质量，进行图像的上传，由工作人员检测其运行情况。

本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

1、料箱内置，表面了喷料被外部环境污染，以及保证了喷料的精准度；

2、采用轮胎式底盘，机械臂机器人可以通过自身的控制系统来控制自身的行进和移动；

3、采用360°可旋转机械臂，能适应各种不同环境下的工作任务；

4、采用移动算法，更正算法，在机械臂机器人行进过程中出现位移偏差可以记录并更正，达到不断的优化效果；

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施例一种可自主移动的机械臂喷涂机器人的控制系统结构示意图。

图2是一种可自主移动的机械臂喷涂机器人中整个机械臂机器人构架图示意图。

图3是一种可自主移动的机械臂喷涂机器人中整个车体构架图示意图。

图4是图1中电源控制箱结构示意图。

图5是图2中车外观结构示意图。

图6是图5中机械臂结构示意图。

图7是图机械臂机器人喷料过程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参见图1，是本发明实施例一种可自主移动的机械臂喷涂机器人控制系统结构示意图。本实施例的一种可自主移动的机械臂喷涂机器人控制系统包括移动控制模块、转向控制模块、机械臂控制模块、刹车控制模块、急停开关、减速电机、电源控制箱、控制终端、控制算法模块、数据模块、天线、红外探测仪、超声波探测仪器、深度学习摄像头。

天线数据连接数据模块，红外探测仪数据连接数据模块，超声波探测器数据连接数据模块，深度学习摄像头数据连接数据模块，数据模块数据连接控制终端，电源控制箱电性连接控制终端，控制算法模块数据连接控制终端，控制终端数据连接移动控制模块，控制终端数据连接转向控制模块，控制终端数据连接机械臂控制模块，控制终端数据连接刹车控制模块，急停开关电性连接刹车控制模块，减速电机电性连接板刹车控制模块。

天线、红外探测仪、超声波探测仪器、深度学习摄像头这几个部件属于多传感器组，主要是用于机械臂机器人移动的数据采集，识别障碍物，在行进的过程中通过控制算法来规避这些障碍物，在行进过程中出现数据偏差，会通过控制算法模块来对错误的数据进行更正。

深度学习摄像在这一过程中也起到很大的作用。

数据模块在整个控制系统中的作用用于集合天线、红外探测仪、超声波探测仪器、深度学习摄像头的数据采集和数据分析，将采集的数据供控制终端使用。

控制算法模块接收控制终端数据，这些数据主要是机械臂机器人行进过程中的数据，对这些数据进行比较，对比结果是否出现偏差，记录错误数据，进行深度学习。

电源控制箱主要用于机械臂机器人的功能。

移动控制模块和转向控制模块用于机械臂机器人的移动转向控制，也就是说这两个模块控制机械臂机器人在平面的移动。控制命令由控制终端发出，移动控制模块和转向控制模块接收来自控制终端的命令，由移动控制模块和转向控制模块对机械臂机器人的实体进行控制。

刹车控制模块在控制系统中的作用是用命令/指令控制机械臂机器人在行进过程中停止，刹车控制模块连减速电机和急停开关。急停开关用于控制机械臂机器人一切运动状态，让机械臂机器人快速停止运行。

如图2所示是一种可自主移动的机械臂喷涂机器人中整个机械臂机器人构架图示意图，包括：

一套灭火装置、6轴机械臂、多传感器组、电源开关、电池组、充电器接口、急停开关、工控机与下拉机控制板、驱动器、减速机、编码器、伺服电机、主轴、副轴、梅花联络轴、轴承、皮带轮、轮胎、车体、电源驱动模块。

其中：主轴、副轴、梅花联络轴、轴承、皮带轮、轮胎、电源开关、电池组、充电器接口、急停开关、减速电机这些构成了机械臂机器人的动力板块。

图3是一种可自主移动的机械臂喷涂机器人中整个车体构架图示意图。包括：电源开关、电池组、充电器接口、急停开关、多传感器组、工控机与下拉机控制板、轮胎、主轴、副轴、梅花联络轴、轴承、皮带轮、驱动器、减速机、编码器、私服电机。

图4是图1中电源控制箱结构示意图。包括：微型发电机、充电插座、电源开关、电池组，其中：电池组可以拆卸，一般电池使用会随着时间的推移，容量会逐渐减少，可拆卸电池可以解决这个问题，电源开关用于打开和关闭机械臂机器人的工作行为。微型发电机用于将机械臂机器人运行状态下多余的工作能耗转化为电能储存起来，循环使用。

图5是图2中车外观结构示意图。其中：机械臂机器人轮胎10、一套灭火器装置20、可360°旋转机械臂30、工业摄像头40、多功能喷头50、深度学习摄像头60、天线70。这些设备都连接在机械臂机器人车身主体80上,所述。

所述机械臂机器人轮胎采用凹槽设计，机器人在工作中地面上难免会出现水渍，轮胎的防滑在这种情况下很重要，采用凹槽设计的轮胎可以有效的避免打滑的现象，对机械臂机器人的移动起到更稳定的作用，减少机械臂机器人在工作中因为轮胎的光滑出现操纵困难，移动出现位置偏差等情况的发生。

在机械臂机器人的尾部安装了一套灭火装置设备，这是防止机械臂机器人在运行时出现突发情况，比如火灾或者出现自然短路之类的以外发生，放置一套灭火装置，就是增加安全的因素。

如图所示可360°旋转机械臂30，采用六轴可旋转机械臂，实现机械臂机器人在工作中执行任务可以结合自身的移动控制系统实现360°多方位的喷涂工作，机械臂上的工业摄像头40用于检测机械臂机器人在喷涂时的工作状况，喷涂的效果等等。

深度学习摄像头60是结合深度学习系统也就是控制系统中的控制算法模块，进行自主学习优化路径。天线70用于接收和发送数据。

图6是图5中机械臂结构示意图，包括：多功能喷头50、工业摄像头40、可360°旋转的6轴机械臂30、控制器与执行机构80。其中：控制器与执行机构80包括：机械臂控制模块、供料机和工业摄像头控制模块。

图7是图机械臂机器人喷料过程示意图。包括料箱、供料机、熟料管、多功能喷头。其中熟料管连接料箱，输料管连接供料机，输料管连接多功能喷头。运行过程是：供料机启动，将料箱的喷料转入到输料管，控制压强，从多功能喷头喷出，喷出的力度及多少用事先录入好的工业算法进行控制，这个命令由输料机执行，输料机控制喷料的流速压强达到实现喷涂效果，工业摄像机对喷涂的效果进行检测，观测是否达标，达到预期的效果。

整体实施过程，检查机器是否有故障，电源连接情况，控制终端检测结束返回一个自行检测报告，这个报告有一个服务器存档，对机械臂机器人的运行情况有一个详细的记录。

控制终端发送执行命令，天线、红外探测仪、超声波探测仪、深度学习摄像头打开，发送数据，探测机械臂机器人周边的障碍物情况，天线、红外探测仪、超声波探测仪、深度学习摄像头对收集到的数据发送至数据模块，控制终端对个数据进行取样分析，做出下一步指示。

下一步指示包括机械臂机器人的运动方位，这个具体操作是移动模块和转向模块结合陀螺仪用机械臂机器人的硬件来实现转向或移动操作。

在机械臂机器人移动的过程中出现轻微碰撞为位移偏差，那么机械臂机器人也会记录这些错误的数据，发送到控制算法模块，交由控制算法模块进行更正处理，优化存档。

机械臂机器人上面的急停开关、电源开关、灭火器都是用于一些特殊的紧急情况使用的。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。