一种汽车保险杠移载机器人及其控制方法

本发明涉及机器人，尤其是涉及一种汽车保险杠移载机器人及其控制方法。

背景技术：

1、目前，汽车保险杠在注塑成型后，往往通过工业机器人进行下料，再由传送带输出至注塑完成品立体库位，然后由人工将保险杠按照型号搬放至移载车上，手动推送移载车至半成品立体库或涂装待加工立体库，再将半成品放置在不同高度的具体库位，这个过程不仅节奏紧凑节拍短，而且移动及举升劳动强度大，并且极易发生产品掉落、产品划伤等品质事故，如何提升移载过程的机械化、自动化水平及移载安全性，成为亟待解决的问题。

2、公开号为cn206088912u,名称为一种电动齿轮齿条推动剪叉式升降机的专利申请，公开了一种通过齿轮齿条推动的升降机，包括上层平台、三级导向轮、齿条、齿轮、中层平台、下层平台、二级导向轮、一级导向轮、一级固定剪叉臂、一级活动剪叉臂、二级固定剪叉臂、二级活动剪叉臂和电机等。该升降机虽然可以电动举升，但无法自行移动，且剪叉臂的设计缺乏柔性，存在因受力不平衡而卡死的可能。

3、公开号为cn110948778a,名称为一种汽车保险杠由注塑至喷涂全过程智能化生产系统的专利申请，公开了一种搬运rgv,主要包括导轨、驱动轮、剪叉臂结构、无线取电单元、磁栅尺、电缸及输送带等，该机器人虽然可以自动地进行汽车保险杠移载，但是其升降机构不具柔性，在上下移动的过程中容易出现卡死的现象，导致宕机，还缺乏闭环反馈，容易出现升降高度不准确的问题；还有，汽车保险杠容易在该机器人的两个平行输送带的运转过程中发生侧偏，导致不能被准确、整齐地码放至相应货架位置；再有，该机器人的两个平行输送带之间通过电缸直接调整间距，不仅调整时间长、效率低，而且缺乏闭环反馈控制，可能会导致两个平行输送带之间的宽度调整不准确，从而使汽车保险杠掉落；再有，该机器人缺少对周边障碍物的探测能力，容易与周围的人或物体发生碰撞，导致发生安全事故。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种汽车保险杠移载机器人，以解决现有技术中存在的至少一种上述技术问题。

2、第一方面，为解决上述技术问题，本发明提供的一种汽车保险杠移载机器人，包括行驶部、升降部、输送部及控制器：

3、所述行驶部、所述升降部及所述输送部分别与所述控制器电连接；

4、所述行驶部，用于根据指令自动行驶及停靠；

5、所述升降部设置于所述行驶部的上部，包括升降平台、第一电机、第一减速机、剪叉臂、齿轮齿条机构及轮索机构：

6、若干剪叉臂对称地设置于行驶部的两端；

7、所述升降平台架设于两个剪叉臂上；

8、第一电机与第一减速机组合设置于两个剪叉臂之间，所述第一减速机的本体固定于所述行驶部的顶部，所述第一减速机的输出轴设有第一齿轮，所述第一电机与所述控制器电连接；

9、所述齿轮齿条机构包括齿轮座、第二齿轮及齿条：所述齿轮座固定于所述行驶部的顶部，所述第二齿轮可转动地设置于所述齿轮座上并与所述第一齿轮啮合，所述齿轮座设置有竖向导槽，所述齿条可移动地安装于所述竖向导槽中，并与所述第二齿轮啮合，这样通过第一电机就可以驱动齿条上下移动；

10、所述轮索机构包括轮体及索体：所述轮体可转动地固定于所述齿条远离所述齿轮座的一端；所述索体的一端固定于所述行驶部的顶部，另一端绕经所述轮体后固定于所述升降平台的底部；这样，相比于齿条直接固定于升降平台底部的连接方式，本方案通过轮索结合，即使在重心偏移、机器人行驶等过程中产生了升降平台摆动，仍可以对升降平台进行柔性升降，而不会出现齿轮齿条及剪叉臂卡死的现象；

11、所述输送部，设置于所述升降部的上部，用于水平传送汽车保险杠。

12、通过上述结构，可以实现汽车保险杠移载机器人自主行驶、自动移载的目的，即使在汽车保险杠处于机器人的不同位置造成重心偏移、机器人行驶产生惯性摇晃等情况下，也可柔性地进行升降作业，不会发生卡死现象。

13、在一种可行的实施方式中，所述控制器包括无线通讯模块，用于与外界进行无线数据交互。

14、在一种可行的实施方式中，所述行驶部包括车体及电驱轮：

15、所述车体的底部设置有所述电驱轮，所述车体的顶部设置有所述控制器；

16、所述控制器包括存储器、处理器及总线：所述存储器存储由处理器读取的指令及数据；所述处理器用于调用所述存储器中的指令及数据；所述总线用于传送消息；

17、所述电驱轮，可以由电力驱动，而且节省空间；

18、所述电驱轮与所述控制器电连接，用于指令控制该机器人自主行驶。

19、在一种可行的实施方式中，所述车体还包括无线取电装置，设置于所述车体的底部，用于为该机器人提供电力，配合预埋无线供电装置，不仅可以摆脱电源线的束缚，而且没有续航时间限制。

20、在一种可行的实施方式中，所述车体还包括激光雷达，所述激光雷达与所述控制器电连接，用于探测汽车保险杠移载机器人周围物体，并将激光雷达数据传递至控制器。

21、在一种可行的实施方式中，所述行驶部还包括轨道及导向架：

22、所述导向架设置于所述车体靠近所述轨道的一端，所述导向架设置有支撑轮及导向轮：支撑轮能够与轨道的上表面滚动接触；若干个导向轮分别能够与轨道的两个侧壁滚动接触；这样，便于通过轨道对行驶部进行顺滑且准确地导向。

23、在一种可行的实施方式中，所述导向架还包括滚轮限位开关，所述滚轮限位开关设置于所述导向架的外侧，并与所述控制器电连接，用于在滚轮限位开关被触发时，向控制器发出信号，这样可以配合相应的触发器，控制行驶部停靠，举例来说：在某库位处设置相应的触发器，当行驶部移动到该库位时，触发器可以触动所述滚轮限位开关发出信号，从而达到自动控制行驶部停靠在预设位置的目的。

24、在一种可行的实施方式中，所述行驶部还包括光栅检测系统，所述光栅检测系统的光栅铺设于所述轨道上，用于闭环控制行驶部在轨道上的位置。

25、在一种可行的实施方式中，所述车体的底部还设置有辅助轮，用于辅助支撑所述车体，避免在行驶过程中倾倒。

26、在一种可行的实施方式中，所述辅助轮包括避震辅助轮，所述避震辅助轮包含弹性避震系统，便于行驶部在通过不平的路面时，保持车体平稳。

27、在一种可行的实施方式中，所述电驱轮的轮轴上设置有第一编码器，用于精确检测电驱轮旋转的圈数。

28、在一种可行的实施方式中，所述车体还包括警示灯，用于在行驶过程中提醒人员避让。

29、在一种可行的实施方式中，所述车体的外侧设置有触碰急停开关，用于在触碰到障碍物或人员时，立即发送急停信号，以免发生安全事故。

30、在一种可行的实施方式中，所述第一减速机的输出轴设置有第二编码器，所述第二编码器与所述控制器电连接，用于闭环反馈第一减速机输出轴的转数，以便精确控制升降平台的高度。

31、在一种可行的实施方式中，所述升降部中的轮索机构可以是齿轮链条机构或滑轮绳索机构。

32、在一种可行的实施方式中，所述输送部包括同步带机构、传送带机构及电缸：所述同步带机构架设于所述升降平台的上方；两个传送带机构平行、对称地架设于同步带机构上，且在所述同步带机构上的运动方向相反；所述传送带机构中皮带的运动方向垂直于所述同步带机构中同步带的运动方向；所述电缸的本体固定于所述升降平台上，所述电缸的输出端连接某个传送带机构；这样通过一个电缸带动两个传送带机构在同步带机构上反向移动，即可快速地调整两个传送带机构的间距，达到适配不同尺寸汽车保险杠的目的，而且结构简洁、能耗低；并通过两个传送带机构同步运转，输送汽车保险杠从某库位移入至该机器人上或从该机器人上移入至某库位。

33、在一种可行的实施方式中，所述同步带机构包括同步带、同步轮及同步轴：一条同步带与若干个同步轮组成同步带轮组，两个同步带轮组平行且对称地设置于所述升降平台的顶部，两个同步带轮组之间通过一个同步轴相连，实现同步运转。

34、在一种可行的实施方式中，所述传送带机构包括机架、皮带、皮带轮、第二电机、第二减速机及导轨滑块机构：

35、一条皮带与若干皮带轮组成皮带轮组安装于机架上；第二电机与第二减速机组合设置于机架的一端，第二电机与所述控制器电连接；第二减速机的输出轴键连接某个皮带轮作为主动轮；

36、两个导轨滑块机构中的导轨分别固定于所述升降平台上，且与所述同步带平行；两个导轨滑块机构中的滑块分别与两个同步带的上半段或下半段对称连接；所述机架靠近第二减速机的一端同时固定于两个滑块上。

37、这样，可以通过第二电机驱动传送带机构运转，而且对于两个传送带机构而言，通过将相应的滑块分别连接同步带的上半段或下半段，就可以实现两个传送带机构在同步带上的反向运动，从而控制两个传送带机构的间距，以适应不同宽度的汽车保险杠。

38、在一种可行的实施方式中，所述传送带机构还包括涨紧轮，所述涨紧轮，设置于所述皮带轮组之间，便于调节皮带的松紧程度。

39、在一种可行的实施方式中，两个传送带机构还对称地设置有拨杆限位开关，所述拨杆限位开关安装于机架远离第二电机的一端，并与控制器电连接，用于当传送带机构上的汽车保险杠接触到拨杆时，发出信号。

40、第二方面，基于相同的发明构思，本技术还提供了一种汽车保险杠移载机器人的控制方法，包括行驶距离补偿方法，具体包括：

41、步骤a1、采集行驶部中光栅检测系统的实际位移数据sg及电驱轮编码器的圈数数据n；

42、步骤a2、基于所述圈数数据n及电驱轮直径d，通过圆周长计算公式，计算行驶部的理论移动距离sl,具体公式可以为：

43、sl＝nⅹπⅹd；

44、步骤a3、计算所述理论移动距离sl与所述实际位移数据sg之间的差值δs,具体公式可以为：

45、δs＝sl-sg；

46、步骤a4、基于所述差值δs，通过圆周长计算公式，反算电驱轮的补偿圈数nb，具体公式可以为：

47、nb＝δs/(πⅹd)；

48、步骤a5、将所述补偿圈数nb输入至电驱轮的驱动电机,迭代执行步骤a1，直至δs为零；其中，当nb为正数时，表示需要倒退nb圈；当nb为负数时，表示需要前进nb圈。

49、通过上述方法，可以闭环反馈补偿行驶部的行驶误差，以便使机器人快速、准确地对准相应库位。

50、在一种可行的实施方式中，所述控制方法还包括汽车保险杠输送纠偏方法，具体包括：

51、步骤b1、控制器执行到输送汽车保险杠入库的指令时，控制两个传送带机构的第二电机同步启动，执行输送程序；

52、步骤b2、当控制器接收到两个传送带中的某个拨杆限位开关发送的信号时，暂停该个拨杆限位开关所在的传送带机构中的第二电机；

53、步骤b3、当控制器接收到另一个拨杆限位开关发送的信号时，根据预设延时时间，再次启动步骤b2中关闭的第二电机；通过延时时间，抵消汽车保险杠在触碰上一个拨杆限位开关时产生的惯性迁移，最终确保汽车保险杠以平齐姿态出库；

54、步骤b4、当满足输送程序结束条件时，控制器同时关闭两个传送带机构的第二电机。

55、在一种可行的实施方式中，所述预设延时时间为1秒，当然还可根据具体工况进行实测给定。

56、在一种可行的实施方式中，所述步骤b4中的程序结束条件包括：第二电机运行时长或接收到汽车保险杠成功入库信号等。

57、通过上述方法，可以使在输送过程中，发生跑偏现象的汽车保险杠自动调正其输送方向，从而保证汽车保险杠平行、齐整地进入目标库位，避免了掉落、磕碰等品质事故。

58、采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

59、本发明提供的一种汽车保险杠移载机器人及其控制方法，可以进行自主行驶；通过轮索机构、齿轮齿条机构及剪叉臂，可以柔性地进行举升作业，不会产生卡死现象；通过同步带机构，可以进行宽度调节，从而适配不同尺寸的汽车保险杠；通过警示灯及触碰急停开关，可有效提升行驶安全性；通过编码器及光栅尺，可实现闭环控制及补偿机制，提升了行驶及举升等过程的移动精度；通过拨杆限位开关及控制器，可以将汽车保险杠准确、齐整地放入或取出库位，有效避免汽车保险杠跑偏、掉落、磕碰等问题。