專利名稱：一種主從式噴塑機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機器人，特別是一種用單片機控制步進電機帶動手臂運動完
成噴塑任務(wù)的主從式噴塑機器人。
背景技術(shù)：
當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粉末， 極大的影響了工人的生命安全。機器人自動噴塑既準確又安全無毒，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 機器人主要針對噴漆設(shè)計，忽略了噴漆和噴塑的不同，且價格較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作復(fù)雜，通 用性較差，多為專用型的機器人。

發(fā)明內(nèi)容針對目前噴塑行業(yè)工人受污染嚴重，工作效率低的特點，本實用新型提供了一款 主從式噴塑機器人。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下技術(shù)方案 —種主從式噴塑機器人，由X方向橫移軌組件，直流電機，Z方向升降軌組件，橫 臂，步進電機，手腕部分，夾持部分組成，機械部分采用直角坐標式機械手，橫臂與手腕部分 用軸連接，齒輪配合傳遞運動，手腕部分與夾持部分均用軸連接，齒輪配合傳遞運動，導軌 組件部分采用絲杠螺母傳遞運動，手腕部分采用步進電機驅(qū)動。 手腕部分由橫臂，步進電機，步進電機，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，步進電機通過齒輪嚙合傳動， 將轉(zhuǎn)動傳遞給手腕；手腕與夾持部分間通過軸、軸承連接，步進電機通過齒輪傳動，將轉(zhuǎn)動 傳遞給夾持部分；電磁鐵通過螺釘固定在夾持部分上。 主從式噴塑機器人由主機和從機兩部分組成，主機采集操作人員的信號發(fā)送給從 機，從機主要是根據(jù)主機發(fā)來的控制指令完成對工件的抓取、提升、旋轉(zhuǎn)以及噴塑等動作。 從機機械部分采用直角坐標式機械手，X、Y、Z坐標方向分別可以前后、左右、上下運動，運動 直觀。手腕關(guān)節(jié)有多個自由度，可以實現(xiàn)X、Y、Z平面的旋轉(zhuǎn)。此機械手在X、Y、Z軸上的運 動是獨立的，運動方程可獨立處理，且方程是線性的，因此很容易通過計算機控制實現(xiàn)。機 身部分采用絲杠螺母傳遞運動，滾珠絲杠能夠保證高精度要求，具有可以實現(xiàn)高速進給、剛 度好等明顯優(yōu)點。手腕部分采用步進電機驅(qū)動，定位準確，可在180度范圍內(nèi)任意仰俯，可 以完成多個角度的噴涂，且步進電機容易與單片機連接，停止時可以保持轉(zhuǎn)矩。由于此處步 進電機用于帶動噴槍和手腕的旋轉(zhuǎn)，噴槍重量一般為幾百克，手腕也很薄，噴槍距步進電機 的距離僅為200mm，所以扭矩很小，選取57BYG060-05型步進電機即可?？刂撇糠趾诵牟捎?兩片MCS-51單片機雙機通訊實現(xiàn)主從機的信號傳遞。手腕部分采用角位移傳感器WYT250T 對手腕旋轉(zhuǎn)的角度進行反饋，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 該實用新型的有益效果是機身部分采用絲杠螺母傳遞運動，滾珠絲杠能夠保證高精度要求，具有可以實現(xiàn)高速進給、剛度好等明顯優(yōu)點。手腕部分采用步進電機驅(qū)動，定 位準確，可在180度范圍內(nèi)任意仰俯，可以完成多個角度的噴涂，且步進電機容易與單片機 連接，停止時可以保持轉(zhuǎn)矩。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型的手腕部分的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型的控制系統(tǒng)工作原理圖； 圖4為本實用新型的主機控制程序框圖； 圖5為本實用新型的主機控制程序框圖。 其中，l、 X方向橫移軌組件，2、直流電機，3、 Z方向升降軌組件，4、橫臂，5、步進電 機，6、步進電機，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。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明。 如附圖l所示，X方向橫移軌組件l，直流電機2， Z方向升降軌組件3，橫臂4，步 進電機5，步進電機6，手腕部分7，夾持部分8。該機器人可以固定在一移動小車上，移動小 車可以實現(xiàn)機器人本體沿墻面方向的水平運動。由于被噴塑工件是吊掛在工作線上向前運 動，機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，所以機械手 只需四個自由度就可以實現(xiàn)對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2驅(qū)動可實現(xiàn)橫臂4在X、 Z方向前后、上下移動。手腕部分6和橫 臂4由步進電機5驅(qū)動可以實現(xiàn)左右擺動，手腕部分7和夾持部分8由步進電機6驅(qū)動，可 以實現(xiàn)俯仰擺動。 如附圖2所示，橫臂4，步進電機5，步進電機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 電機5通過齒輪嚙合傳動，將轉(zhuǎn)動傳遞給手腕，使手腕繞連接軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)手腕的俯仰 動作，俯仰范圍為180。。手腕7與夾持部分8間用軸、軸承連接，步進電機6通過齒輪傳 動，將轉(zhuǎn)動傳遞給夾持部分8，使夾持部分繞連接軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動范圍為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。當電磁鐵通電閉合時，電磁鐵帶動 手指10向回拉，按住噴槍開關(guān)進行噴塑，當停止噴塑時，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 同型號的噴槍。緊定螺釘也起到緊固噴槍的作用，當緊定螺釘向內(nèi)擰緊時，緊定片跟隨螺釘 運動夾緊噴槍。 如附圖3所示，本主從式噴塑機器人的工作原理是操作者通過在遠處觀測工件， 通過遠程主機靈活控制噴塑機器人從機實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮等動作，完成對工件的噴塑。 主從機之間通過電纜和各自的控制系統(tǒng)連接在一起。主機的結(jié)構(gòu)輕巧，可握在手中操作，主 機的主要功能是提供信號，操作人員通過主機來施加控制命令，同時感受從機的運動情況， 從機則在主機的操作命令下，跟隨主機運動，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、從控制單元首先進行系統(tǒng)初始化處理，
4主從機的主程序在完成初始化之后進入循環(huán)。主機控制單元不斷檢測其單片機1/0端口， 若操作者給出動作命令，則主機控制單元通過數(shù)據(jù)采集模塊進行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)送給從機控制單元。從機控制單元不斷的檢測其單片機1/0端 口 ，發(fā)現(xiàn)有信號輸入則接收數(shù)據(jù)，并對信號進行處理，然后根據(jù)信號命令驅(qū)動電機來完成特 定的動作。傳感器可以將各動作的完成情況反饋給信號處理模塊，形成一閉環(huán)控制，不斷的 微調(diào)動作，從而使動作更加準確。
權(quán)利要求一種主從式噴塑機器人，其特征在于由X方向橫移軌組件，直流電機，Z方向升降軌組件，橫臂，步進電機，手腕部分，夾持部分組成，機械部分采用直角坐標式機械手，橫臂與手腕部分用軸連接，齒輪配合傳遞運動，手腕部分與夾持部分均用軸連接，齒輪配合傳遞運動，導軌組件部分采用絲杠螺母傳遞運動，手腕部分采用步進電機驅(qū)動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主從式噴塑機器人，其特征在于手腕部分由橫臂，步進 電機，步進電機，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，步進電機通過齒輪嚙合傳動，將轉(zhuǎn)動傳遞給手腕；手腕與夾持 部分間通過軸、軸承連接，步進電機通過齒輪傳動，將轉(zhuǎn)動傳遞給夾持部分；電磁鐵通過螺 釘固定在夾持部分上。
專利摘要本實用新型公開了一種主從式噴塑機器人，由X方向橫移軌組件，直流電機，Z方向升降軌組件，橫臂，步進電機，手腕部分，夾持部分組成。主從式隨動噴塑機器人由主手和從手兩部分組成，主手采集操作人員的信號發(fā)送給從手，從手根據(jù)主手指令執(zhí)行相應(yīng)動作。從機機械部分采用直角坐標式機械手，機身部分采用絲杠螺母傳遞運動，手腕部分采用步進電機驅(qū)動，定位準確，可在180度范圍內(nèi)任意仰俯，可以完成多個角度的噴涂?？刂撇糠趾诵牟捎脝纹瑱C實現(xiàn)雙機通訊，在機身和手腕部分裝有角度傳感器，將從機的運動信息反饋給主機。
文檔編號B05B13/04GK201543544SQ20092021878
公開日2010年8月11日 申請日期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 申請人:王雪