專利名稱：一種主從式噴塑機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，特別是一種用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)完
成噴塑任務(wù)的主從式噴塑機(jī)器人。
背景技術(shù)：
當(dāng)前噴塑工藝一般由人工完成，噴塑環(huán)境極其惡劣，操作工人容易吸入化學(xué)粉末， 極大的影響了工人的生命安全。機(jī)器人自動(dòng)噴塑既準(zhǔn)確又安全無毒，噴塑質(zhì)量好且質(zhì)量穩(wěn) 定，避免了人工噴塑時(shí)造成的急性或慢性中毒，因而越來越受到企業(yè)的青睞。但現(xiàn)有的噴涂 機(jī)器人主要針對(duì)噴漆設(shè)計(jì)，忽略了噴漆和噴塑的不同，且價(jià)格較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作復(fù)雜，通 用性較差，多為專用型的機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)目前噴塑行業(yè)工人受污染嚴(yán)重，工作效率低的特點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一款 主從式噴塑機(jī)器人。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案 —種主從式噴塑機(jī)器人，由X方向橫移軌組件，直流電機(jī)，Z方向升降軌組件，橫 臂，步進(jìn)電機(jī)，手腕部分，夾持部分組成，機(jī)械部分采用直角坐標(biāo)式機(jī)械手，橫臂與手腕部分 用軸連接，齒輪配合傳遞運(yùn)動(dòng)，手腕部分與夾持部分均用軸連接，齒輪配合傳遞運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌 組件部分采用絲杠螺母?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)，手腕部分采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 手腕部分由橫臂，步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，手腕，夾持部分，噴槍，手指，電磁鐵，緊定 螺釘組成；橫臂和手腕間用軸、軸承連接，手腕上固定有齒輪，步進(jìn)電機(jī)通過齒輪嚙合傳動(dòng)， 將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給手腕；手腕與夾持部分間通過軸、軸承連接，步進(jìn)電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)，將轉(zhuǎn)動(dòng) 傳遞給夾持部分；電磁鐵通過螺釘固定在夾持部分上。 主從式噴塑機(jī)器人由主機(jī)和從機(jī)兩部分組成，主機(jī)采集操作人員的信號(hào)發(fā)送給從 機(jī)，從機(jī)主要是根據(jù)主機(jī)發(fā)來的控制指令完成對(duì)工件的抓取、提升、旋轉(zhuǎn)以及噴塑等動(dòng)作。 從機(jī)機(jī)械部分采用直角坐標(biāo)式機(jī)械手，X、Y、Z坐標(biāo)方向分別可以前后、左右、上下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng) 直觀。手腕關(guān)節(jié)有多個(gè)自由度，可以實(shí)現(xiàn)X、Y、Z平面的旋轉(zhuǎn)。此機(jī)械手在X、Y、Z軸上的運(yùn) 動(dòng)是獨(dú)立的，運(yùn)動(dòng)方程可獨(dú)立處理，且方程是線性的，因此很容易通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)。機(jī) 身部分采用絲杠螺母?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)，滾珠絲杠能夠保證高精度要求，具有可以實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給、剛 度好等明顯優(yōu)點(diǎn)。手腕部分采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，定位準(zhǔn)確，可在180度范圍內(nèi)任意仰俯，可 以完成多個(gè)角度的噴涂，且步進(jìn)電機(jī)容易與單片機(jī)連接，停止時(shí)可以保持轉(zhuǎn)矩。由于此處步 進(jìn)電機(jī)用于帶動(dòng)噴槍和手腕的旋轉(zhuǎn)，噴槍重量一般為幾百克，手腕也很薄，噴槍距步進(jìn)電機(jī) 的距離僅為200mm，所以扭矩很小，選取57BYG060-05型步進(jìn)電機(jī)即可?？刂撇糠趾诵牟捎?兩片MCS-51單片機(jī)雙機(jī)通訊實(shí)現(xiàn)主從機(jī)的信號(hào)傳遞。手腕部分采用角位移傳感器WYT250T 對(duì)手腕旋轉(zhuǎn)的角度進(jìn)行反饋，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 該實(shí)用新型的有益效果是機(jī)身部分采用絲杠螺母?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)，滾珠絲杠能夠保證高精度要求，具有可以實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給、剛度好等明顯優(yōu)點(diǎn)。手腕部分采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，定 位準(zhǔn)確，可在180度范圍內(nèi)任意仰俯，可以完成多個(gè)角度的噴涂，且步進(jìn)電機(jī)容易與單片機(jī) 連接，停止時(shí)可以保持轉(zhuǎn)矩。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型的手腕部分的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)工作原理圖； 圖4為本實(shí)用新型的主機(jī)控制程序框圖； 圖5為本實(shí)用新型的主機(jī)控制程序框圖。 其中，l、 X方向橫移軌組件，2、直流電機(jī)，3、 Z方向升降軌組件，4、橫臂，5、步進(jìn)電 機(jī)，6、步進(jìn)電機(jī)，7、手腕部分，8、夾持部分，9、噴槍，10、手指，11、電磁鐵，12、緊定螺釘。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。 如附圖l所示，X方向橫移軌組件l，直流電機(jī)2， Z方向升降軌組件3，橫臂4，步 進(jìn)電機(jī)5，步進(jìn)電機(jī)6，手腕部分7，夾持部分8。該機(jī)器人可以固定在一移動(dòng)小車上，移動(dòng)小 車可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體沿墻面方向的水平運(yùn)動(dòng)。由于被噴塑工件是吊掛在工作線上向前運(yùn) 動(dòng)，機(jī)械手在此方向上的自由度可以省略，在工件死角部位有夾持手輔助噴塑，所以機(jī)械手 只需四個(gè)自由度就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的任意位置的噴塑。X方向橫移軌組件1和Z方向升降 軌組件3通過直流電機(jī)2驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)橫臂4在X、 Z方向前后、上下移動(dòng)。手腕部分6和橫 臂4由步進(jìn)電機(jī)5驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)左右擺動(dòng)，手腕部分7和夾持部分8由步進(jìn)電機(jī)6驅(qū)動(dòng)，可 以實(shí)現(xiàn)俯仰擺動(dòng)。 如附圖2所示，橫臂4，步進(jìn)電機(jī)5，步進(jìn)電機(jī)6，手腕7，夾持部分8，噴槍9，手指 10，電磁鐵ll，緊定螺釘12。橫臂4和手腕7間用軸、軸承連接，手腕7上固定有齒輪，步進(jìn) 電機(jī)5通過齒輪嚙合傳動(dòng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給手腕，使手腕繞連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)手腕的俯仰 動(dòng)作，俯仰范圍為180。。手腕7與夾持部分8間用軸、軸承連接，步進(jìn)電機(jī)6通過齒輪傳 動(dòng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給夾持部分8，使夾持部分繞連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為180° 。電磁鐵ll和 手指10的作用是控制噴槍9的開關(guān)，減少材料的浪費(fèi)。當(dāng)電磁鐵通電閉合時(shí)，電磁鐵帶動(dòng) 手指10向回拉，按住噴槍開關(guān)進(jìn)行噴塑，當(dāng)停止噴塑時(shí)，電磁鐵斷電，手指伸出開關(guān)按鍵彈 回，關(guān)閉噴槍。電磁鐵11通過螺釘固定12在夾持部分8上，并且固定位置可調(diào)，以適應(yīng)不 同型號(hào)的噴槍。緊定螺釘也起到緊固噴槍的作用，當(dāng)緊定螺釘向內(nèi)擰緊時(shí)，緊定片跟隨螺釘 運(yùn)動(dòng)夾緊噴槍。 如附圖3所示，本主從式噴塑機(jī)器人的工作原理是操作者通過在遠(yuǎn)處觀測(cè)工件， 通過遠(yuǎn)程主機(jī)靈活控制噴塑機(jī)器人從機(jī)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮等動(dòng)作，完成對(duì)工件的噴塑。 主從機(jī)之間通過電纜和各自的控制系統(tǒng)連接在一起。主機(jī)的結(jié)構(gòu)輕巧，可握在手中操作，主 機(jī)的主要功能是提供信號(hào)，操作人員通過主機(jī)來施加控制命令，同時(shí)感受從機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況， 從機(jī)則在主機(jī)的操作命令下，跟隨主機(jī)運(yùn)動(dòng)，完成相應(yīng)的任務(wù)。 如附圖4、5所示，按下開始電源以后，主、從控制單元首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化處理，
4主從機(jī)的主程序在完成初始化之后進(jìn)入循環(huán)。主機(jī)控制單元不斷檢測(cè)其單片機(jī)1/0端口， 若操作者給出動(dòng)作命令，則主機(jī)控制單元通過數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行A/D數(shù)據(jù)采集，然后通過 串行通訊程序模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給從機(jī)控制單元。從機(jī)控制單元不斷的檢測(cè)其單片機(jī)1/0端 口 ，發(fā)現(xiàn)有信號(hào)輸入則接收數(shù)據(jù)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后根據(jù)信號(hào)命令驅(qū)動(dòng)電機(jī)來完成特 定的動(dòng)作。傳感器可以將各動(dòng)作的完成情況反饋給信號(hào)處理模塊，形成一閉環(huán)控制，不斷的 微調(diào)動(dòng)作，從而使動(dòng)作更加準(zhǔn)確。
權(quán)利要求一種主從式噴塑機(jī)器人，其特征在于由X方向橫移軌組件，直流電機(jī)，Z方向升降軌組件，橫臂，步進(jìn)電機(jī)，手腕部分，夾持部分組成，機(jī)械部分采用直角坐標(biāo)式機(jī)械手，橫臂與手腕部分用軸連接，齒輪配合傳遞運(yùn)動(dòng)，手腕部分與夾持部分均用軸連接，齒輪配合傳遞運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌組件部分采用絲杠螺母?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)，手腕部分采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主從式噴塑機(jī)器人，其特征在于手腕部分由橫臂，步進(jìn) 電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，手腕，夾持部分，噴槍，手指，電磁鐵，緊定螺釘組成；橫臂和手腕間用軸、軸 承連接，手腕上固定有齒輪，步進(jìn)電機(jī)通過齒輪嚙合傳動(dòng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給手腕；手腕與夾持 部分間通過軸、軸承連接，步進(jìn)電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給夾持部分；電磁鐵通過螺 釘固定在夾持部分上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種主從式噴塑機(jī)器人，由X方向橫移軌組件，直流電機(jī)，Z方向升降軌組件，橫臂，步進(jìn)電機(jī)，手腕部分，夾持部分組成。主從式隨動(dòng)噴塑機(jī)器人由主手和從手兩部分組成，主手采集操作人員的信號(hào)發(fā)送給從手，從手根據(jù)主手指令執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。從機(jī)機(jī)械部分采用直角坐標(biāo)式機(jī)械手，機(jī)身部分采用絲杠螺母?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)，手腕部分采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，定位準(zhǔn)確，可在180度范圍內(nèi)任意仰俯，可以完成多個(gè)角度的噴涂?？刂撇糠趾诵牟捎脝纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通訊，在機(jī)身和手腕部分裝有角度傳感器，將從機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息反饋給主機(jī)。
文檔編號(hào)B05B13/04GK201543544SQ20092021878
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者于復(fù)生, 孫永亮, 王雪, 董茂起, 郅健斌, 顏廷皓 申請(qǐng)人:王雪