[發明專利]一種噴涂機器人的控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 202011421593.0
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112757309B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 董輝輝;李向陽;閔付松;陳柯;龐樹棟;朱元基;婁安東;杜明;魏紅霞;胡同海;王晶;王富勇;李蓓蕾;歐陽懿
• 申請（專利權）人: 南京科工煤炭科學技術研究有限公司;洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16;B25J13/08;B05B13/04
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所(普通合伙) 41112
• 代理人: 霍炬

1.一種噴涂機器人的控制系統，其包括供電模塊、控制模塊、交互模塊、檢測模塊和通訊操作模塊，其特征是：供電模塊用于給整個電氣控制系統和噴涂機器人本體供電，控制模塊用于控制噴涂機器人本體，控制模塊的輸出端口分別與交互模塊、檢測模塊的輸入端口連接，噴涂機器人本體包括車體和設置在車體上的機械臂，機械臂的動作通過控制模塊控制，通訊操作模塊與控制模塊通過無線電信號通訊連接；供電模塊包括高壓供電箱、供電箱A和主電機控制箱，高壓供電箱用于外部主電路的接入和主電機的啟停控制以及對電機的保護，外部主電路的輸出端接入供電箱A的輸入端，再通過斷路器接入變壓器的一次繞組連接，變壓器的二次繞組經三相斷路器與交直流轉換電源的交流輸入端連接，DC24V直流電源為直流用電設備供電，三相斷路器輸出端的三根火線中的任意兩根引出一組交流電，為照明設備供電；控制模塊包括車載控制器、車載控制器的輸入模塊A、輸入模塊B和輸出模塊，輸入模塊A與噴涂機器人底盤上安裝的編碼器BP1和編碼器BP2連接，用于檢測噴涂機器人左右兩側履帶的運行速度和故障檢測；車載控制器還控制主電機啟動、停止、車間照明、水平左右轉、機械臂的左右擺動、水平旋轉左右限位和本地、遠程急停開關旋鈕或按鈕的操作；輸入模塊B與噴涂機器人底盤上安裝的編碼器BP3和編碼器BP4連接，用于檢測噴涂機器人機械臂水平轉動和豎直擺動的位移、速度和故障檢測，車載控制器還檢測故障復位、攪拌控制、冷卻控制、底盤前進后退、底盤左轉右轉、擺動左右限位、主電機吸合和行程開關動作并實施對應的控制功能；輸出模塊與繼電器、指示燈通過信號線連接，車載控制器控制主電機吸合、主電機斷開、車前車后照明、作業警示燈、故障指示燈、聲光報警的動作；檢測模塊包括壓力傳感器、液位傳感器、溫度傳感器、機械臂位移傳感器、料位檢測傳感器，所述的壓力傳感器、液位傳感器、溫度傳感器、機械臂位移傳感器、料位檢測傳感器均采用模擬量信號，通過車載控制器的模擬量檢測模塊識別；交互模塊包括上位機和人機交互終端HMI，上位機、人機交互終端HMI與車載控制器通過RS232串口通訊或以太網通訊連接；上位機用于設備調試、程序編寫與修改、設備監控，人機交互終端HMI進行設備運行參數設置、運行數據監視、故障記錄、運行數據存儲；通訊操作模塊包括無線遙控發射器、遙控器接收器，無線遙控發射器的發射端與遙控接收器的接收端通過無線電信號、無線wifi進行通訊連接，遙控器接收器與車載控制器通過CAN通訊進行信號傳輸和交換。

2.根據權利要求1所述的噴涂機器人的控制系統，其特征是：控制模塊還包括模擬量輸出模塊一、模擬量輸出模塊二、模擬量輸出模塊三，模擬量輸出模塊一包括車載控制器的模擬量輸出模塊A和八個液壓雙向比例閥，其中，兩個液壓雙向比例閥驅動噴涂機器人左履帶或左輪，兩個液壓雙向比例閥驅動設備右履帶或右輪，兩個液壓雙向比例閥驅動機械臂水平左右轉動動作，剩下兩個液壓雙向比例閥驅動機械臂豎直擺動動作；模擬量輸出模塊二包括車載控制器的模擬量輸出模塊B、兩組液壓雙向比例閥和四個開關液壓閥，其中一組液壓雙向比例閥驅動機械臂的伸出和縮回，另一組液壓雙向比例閥控制噴涂機器人儲料筒的攪拌，四個開關液壓閥配合液壓回路控制噴涂機器人前進后退、轉彎、伸縮、冷卻和攪拌動作；模擬量輸出模塊三包括車載控制器的模擬量輸出模塊C、三個液壓開關閥和四個備用控制繼電器，三個液壓開關閥和四個備用控制繼電器用于配合液壓回路控制噴涂機器人前進后退、轉彎、伸縮、冷卻和攪拌動作。

3.根據權利要求1所述的噴涂機器人的控制系統，其特征是：檢測模塊還包括與車載控制器連接的是三個CAN-485通訊轉換模塊，三個CAN-485通訊轉換模塊分別與三個無線激光測距接收端連接，其中，一個無線激光測距接收端與安裝在噴涂機器人左側的三個激光測距傳感器通過信號連接，一個無線激光測距接收端與安裝在噴涂機器人右側的三個激光測距傳感器通過信號連接，剩余的一個無線激光測距接收端與安裝在機械臂兩側的兩個傳感器通過信號連接。

4.利用權利要求1-3中任一項所述的噴涂機器人控制系統的控制方法，其特征是：具體包括如下步驟：（1）、通過供電模塊給整個控制系統和噴涂機器人本體供電，系統處于待機狀態；（2）、將系統初始化，由車載控制器判斷各個通訊、傳感器、開關的狀態，如狀態異常，則故障燈亮，人工復位后查找故障原因，排除故障后再次進行系統初始化；系統判斷狀態正常則進入本地操作或遠程操作；（3）、本地操作時，在上位機上設置參數并在觸摸屏上確認，啟動主電機，同時作業燈亮，噴涂機器人攪拌、冷卻、大臂平動、大臂擺動、車輛進退、車輛轉向、泵送作業開始，在觸摸屏上顯示壓力、溫度、液位值的數值正常時，手控進行噴涂作業，工作結束后停機斷電；當觸摸屏上顯示壓力、溫度、液位值的數值出現異常時，則主電機停，作業燈滅，故障燈亮，進行查找故障原因，再進行系統初始化；（4）、遠程操作時，遙控器接收器與車載控制器通過CAN通訊進行信號傳輸和交換，在無線遙控發射器上設置參數并確認，啟動主電機，作業燈亮；然后通過手控或自動模式操作下述步驟：a、手控操作噴涂機器人攪拌、冷卻、大臂平動、大臂擺動、車輛進退、車輛轉向、泵送作業，在觸摸屏上顯示壓力、溫度、液位值的數值正常時，手控進行噴涂作業，工作結束后停機斷電；當觸摸屏上顯示壓力、溫度、液位值的數值出現異常時，則主電機停，作業燈滅，故障燈亮，進行查找故障原因，再進行系統初始化；b、自動操作噴涂機器人攪拌、冷卻、泵送作業，當壓力、溫度、液位值的數值正常時，機械臂擺動、自動伸縮，作業一個循環后車輛步進，需要繼續噴涂時從自動操作開始循環操作，工作結束后停機斷電；當壓力、溫度、液位值的數值異常時，主電機停，作業燈滅，故障燈亮，進行人工復位，查找故障，再次進行系統初始化。