[发明专利]一种基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，其特征在于：包括有外框架、运动平台、变刚度装置、卷筒机构、多齿轮组复合驱动机构、柔索驱动机构；

外框架包括移动式基座和下驱动柔索调整模块，移动式基座与下驱动柔索调整模块配合安装，四组移动式基座与下驱动柔索调整模块共同围成一个操作空间，操作空间的中心位置上通过柔索驱动机构悬吊有可升降的运动平台，所述运动平台包括有可调式辅助运动平台和回转运动平台，所述回转运动平台位于可调式运行平台的下方，且通过液压推杆和柔索驱动机构连接固定，所述可调式辅助运动平台上设置有用于驱动柔索驱动机构的且相互配合作用的变刚度装置、卷筒机构以及多齿轮组复合驱动机构；所述多齿轮组复合驱动机构将一个伺服电机的运动传递到四个绕有柔索的卷筒机构上，从而实现四根不同驱动柔索在同时刻的不同收放任务，所述变刚度装置用对称布置安装在卷筒机构支撑板下平面上，柔索驱动机构根据指令通过多齿轮组传动机构驱动可调式辅助运动平台，且通过驱动柔索机构以及液压推杆根据指令协调驱动回转运动平台，并通过对多类传感器采集信息的反馈融合，实现机械、电气、液压一体化，能够有效控制喷涂机器人运行参数，保证喷涂过程中柔索与工件无干涉、末端运动平台与工件无碰撞，实现大空间、无干涉的运动输出；

所述的多齿轮组复合驱动机构包括齿轮箱，所述齿轮箱内安装有一个正齿轮组、四个锥齿轮组、四组同步器，所述正齿轮组包括位于中心位置的主动正齿轮，所述主动正齿轮的圆周方向上均布有与其啮合传动的四个从动正齿轮，所述主动正齿轮的转动通过其上方的伺服电机驱动，四个锥齿轮组和四组同步器对应配合使用，其中每组锥齿轮组分别包括三个锥齿轮、电磁制动器，每组同步器分别包括有一根花键毂、电磁铁装置，所述花键毂底端安装有从动正齿轮，然后向上依次是锥齿轮一、同步器接合套、锥齿轮二，锥齿轮一、锥齿轮二同时与锥齿轮三啮合，同步器接合套通过花键与花键毂结合，位于锥齿轮一和锥齿轮二中间位置，随着花键毂一起转动的同时通过控制电磁铁吸盘通断电可以在花键轴上做往返运动，可分别与两端的锥齿轮一、锥齿轮二结合；当同步器与锥齿轮一结合时，锥齿轮三正转从而带动与之相连的卷筒机构正转；当同步器接合套与锥齿轮二结合时，锥齿轮三反转，从而带动与之相连的卷筒机构反转，实现将一个驱动电机的转动通过多齿轮组复合驱动机构传递到四个卷筒装置，从而控制同一时刻四根上驱动柔索的不同伸缩；

还包括有外部传感系统，所述的外部传感系统包括有拉力传感器、拉绳位移传感器、长度传感器和视觉传感器、转角传感器、陀螺仪传感器、接近传感器，所述的拉力传感器分别设置在每根下驱动柔索和上驱动柔索上；所述的拉绳位移传感器为编码器，设置在卷筒轴的一端，测量柔索的伸缩量；所述的视觉传感器安装在外框架型材立柱上端端部侧面，摄像头朝向运动平台；所述的长度传感器安装在液压推杆上，用于测量液压推杆的长度；所述的转角传感器安装在回转平台转轴上，用于测量回转运动平台相对于回转平台转轴转角；所述的陀螺仪传感器安装在回转运动平台壳体内部，保持喷枪在喷涂过程中的稳定性；距离传感器安装在喷枪的端部，用于测量喷枪与当前待喷工件的距离。

2.根据权利要求1所述的基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，其特征在于：所述的移动式基座分别包括有移动基座主体和升降式移动轮框架，所述移动基座主体四周分别安装有固定支撑板，所述升降式移动轮框架的顶部固定安装在移动基座主体的底部，所述升降式移动轮框架内安装有可导向移动的万向轮驱动电机支架，所述万向轮驱动电机支架上固定安装有万向轮驱动电机，所述万向轮驱动电机的输出轴端安装有万向轮，所述万向轮驱动电机支架的升降通过万向轮升降滚珠丝杠螺母带动，且通过万向轮升降滑柱导向；该机构可实现万向轮的转动驱动移动式基座的运动，并可以完成万向轮的升降，使其离开地面，从而在机器人不需要运动时提供更好的稳定性。

3.根据权利要求2所述的基于多齿轮组复合驱动的喷涂机器人，其特征在于：所述的下驱动柔索调整模块包括有型材支柱，所述型材支柱上端端部的侧面安装有工业相机作为视觉传感器，摄像头朝向回转运动平台，所述型材支柱的顶部安装有用于承载上驱动柔索的定滑轮，所述型材支柱上安装有竖直设置的同步带，且同步带通过上下两个同步带基座固定安装在型材支柱侧面，所述同步带上安装有用于承载下驱动柔索的移动式滑轮，且移动式滑轮随同步带进行上下运动。