[發明專利]一種機械臂程序化施工保護方法

在審

• 申請號: 202110772832.5
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN115592037A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 胡雨辰;秦川;梁恉豪
• 申請（專利權）人: 上海大界機器人科技有限公司
• 主分類號: B21F1/00
• 分類號: B21F1/00
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所 31259
• 代理人: 解文霞

本發明提供了一種機械臂程序化施工保護方法，該方法是：將機械臂執行末端與工具頭通過上下限位的方式連接，同時設置彈性約束連接；當機械臂執行末端水平面上受到反向超力矩或超推力時，工具頭在下位平面上移動或旋轉，即時斷開外力，機械臂執行末端在該工作點位不動；外力消失后，彈性約束將工具頭歸位到獨立移動或旋轉前與機械臂執行末端的連接位置；利用自動定位裝置精準確定工具頭歸位的位置點，保證機械臂在設定的程序內繼續施工。本發明提供的機械臂保護方法，能瞬時斷開施工工具頭對機械臂的反作用力，從而使機械臂在因原料形態、性能不一致產生位置延遲時，能夠保證連續的加工，且不損害機械臂本體，同時保持末端工具的位置精確。

技術領域

本發明涉及基于數字建造工藝機械臂超力矩時保護方法技術領域。

背景技術

建筑預制構件體量大，造型復雜，下料精度相對較低，長期依賴于人工為主的加工形式；現有預制構件建造領域自動化設備主要為專機設備與龍門式CNC兩種構型。專機設備主要用于單一化批量化生產，價格較低的同時，柔性程度低，很難適應預制構件多樣性的要求，主要用于生產標準件；而龍門式CNC設備，雖然可以滿足柔性生產的要求，但價格昂貴，且加工范圍受限于龍門尺寸。工業領域常用的機械臂的解決方案成為了一種可能的方案，兼具柔性與成本適合的特點

但希望將機械臂應用于建筑預制構件的柔性生產，除仿真，建立虛擬世界與物理世界的聯系等數字孿生技術外，仍需解決的問題是如何接受將前序工藝或本道工藝因各種加工限制、物理限制而產生的誤差。誤差一旦產生，因其與模型形態不一致或材料強度不一致，在加工過程中非常容易相對預期規劃的仿真路徑產生短時的加工位置延遲，而該位置延遲將對機械臂末端產生非常大的短時反力。因機械臂末端可承受的扭矩較小，故常采用冗余量的方式來接納該短時反力，但會造成成本上浮的后果，同時也導致了基于數字建造工藝的機械臂建造技術缺乏適用的重載加工方式。以上問題導致的成本與功能缺陷相結合，導致機械臂建造方式較難以推廣。

舉例而言，用于彎折粗鋼筋的液壓缸為大于等于Φ60mm缸徑的高壓液壓缸，理論最大輸出力為20噸以上。基于機械臂的鋼筋彎折工具頭，在液壓缸彎折鋼筋時，由于工藝特點會引起自身整體旋轉，導致液壓缸所受的鋼筋作用反力通過鋼性結構傳遞到運動執行機構如機械臂本體，導致機械臂報警，甚至于損壞機械臂的情況時有發生。打磨時，因為工件表面可能出現的粗糙與毛刺，末端砂盤快速旋轉中，遇大阻力表面，也會出現上述超機械臂末端扭矩的情況。

而現有的類似其他專機或手持設備的緩沖機構大部分都基于單工藝或工具，很難滿足機械臂因為柔性生產而面對的工具工藝頻繁更換的問題。同時以上的緩沖機構因其設計原理，大多不能在不超過預定扭矩時保持位置精確，或斷開后不能及時復原。

發明內容

本發明的目的就是解決上述現有施工設備中存在的不足之處，提供一種應用于機械臂或者類似的其它運動機構、滿足大承載的結構力學以及抗震要求的柔性施工現場超力矩時的保護方法。

為達上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種機械臂程序化施工保護方法，該方法是：

1)將機械臂執行末端與工具頭通過上下限位的方式連接，同時設置彈性約束連接；

2)當機械臂執行末端水平面上受到反向超力矩或超推力時，工具頭在下位平面上移動或旋轉，即時斷開外力，機械臂執行末端在該工作點位不動；

3)外力消失后，彈性約束將工具頭歸位到獨立移動或旋轉前與機械臂執行末端的連接位置；

4)利用自動定位裝置精準確定工具頭歸位的位置點，保證機械臂在設定的程序內繼續施工。