本發(fā)明涉及一種涂膠機(jī)器人，具體涉及一種平流層飛艇囊體加工涂膠機(jī)器人。
背景技術(shù)：
：平流層飛艇主要由主氣囊和副氣囊組成，其中主氣囊通過直接包絡(luò)氦氣為飛艇提供浮力，副氣囊通過充放空氣改變副氣囊的體積，實(shí)現(xiàn)飛艇在空中飛行過程中重力和浮力的調(diào)整?？梢?，囊體是平流層飛艇的關(guān)鍵部件，優(yōu)良的囊體材料是實(shí)現(xiàn)飛艇順利升空、長時(shí)間飛行的基礎(chǔ)，而良好的囊體加工質(zhì)量則是提高和保證飛艇飛行性能和使用壽命的前提條件。因此，在飛艇的研制過程中，必須對(duì)現(xiàn)有的囊體加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，提高工藝水平和質(zhì)量。根據(jù)《飛艇囊體加工工藝研究》的相關(guān)內(nèi)容可知，巨大的囊體是由一塊塊長約近百米的囊瓣拼接而成的，囊體在加工過程中需要對(duì)囊瓣的邊界部位進(jìn)行涂膠處理。目前，囊體的加工工藝這一工作是由數(shù)個(gè)工人分別對(duì)囊瓣的不同部位同時(shí)進(jìn)行人工涂膠來完成的。在這一過程中，由于不同人的涂膠量，涂膠方式，以及涂膠速度很難保證絕對(duì)一致，以至于囊瓣不同部位膠層的厚度會(huì)有所不同，從而降低了囊體的加工質(zhì)量。同時(shí)，人工涂膠會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間，涂膠效率低，還有可能存在個(gè)別部位的重復(fù)涂膠或者漏涂，膠水的揮發(fā)氣體也會(huì)引起人體的不適。至今為止，自動(dòng)化的飛艇囊瓣涂膠設(shè)備還沒出現(xiàn)。若能成功開發(fā)一種將工人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來的平流層飛艇囊瓣的涂膠工作的涂膠機(jī)器人，顯著提高涂膠的效率和質(zhì)量，避免人工涂膠帶來的膠層厚度不均勻、重復(fù)涂膠、遺忘涂膠等問題，同時(shí)也避免膠水揮發(fā)氣體對(duì)人體的危害，必將帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種平流層飛艇囊體加工涂膠機(jī)器人，包括涂膠機(jī)器人控制器模塊，涂膠機(jī)器人能源模塊，涂膠機(jī)器人動(dòng)力模塊，膠水貯存及噴涂模塊，傳感器模塊，機(jī)體模塊；其中，傳感器模塊的輸出連接涂膠機(jī)器人控制器模塊的輸入，涂膠機(jī)器人控制器模塊的輸出分別連接涂膠機(jī)器人動(dòng)力模塊和膠水貯存及噴涂模塊，所述涂膠機(jī)器人能源模塊連接涂膠機(jī)器人控制器模塊、涂膠機(jī)器人動(dòng)力模塊、膠水貯存及噴涂模塊以及傳感器模塊，用于為機(jī)器人各模塊提供電能。所述涂膠機(jī)器人控制器模塊依次包括控制器主板、蜂鳴器、LED指示燈、輸入輸出接口、機(jī)器人啟動(dòng)開關(guān)進(jìn)一步，所述涂膠機(jī)器人動(dòng)力模塊包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直流電機(jī)、履帶、轉(zhuǎn)軸、軸承和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，為機(jī)器人提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走。進(jìn)一步，所述膠水貯存及噴涂模塊包括膠水貯箱、噴淋系統(tǒng)、膠水加注口，實(shí)現(xiàn)膠水的均勻噴灑，用于實(shí)現(xiàn)膠水的均勻噴灑。進(jìn)一步，所述傳感器模塊由一組左、右灰度傳感器構(gòu)成，用于檢測(cè)囊瓣邊界。進(jìn)一步，所述機(jī)體模塊包括傳感器支架、膠水貯存及噴涂模塊支架、能源及控制模塊支架，為機(jī)器人主要設(shè)備提供支撐。進(jìn)一步，所述涂膠機(jī)器人能源模塊主要由兩塊鋰電池構(gòu)成，為機(jī)器人各模塊提供電能。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種平流層飛艇囊體加工涂膠機(jī)器人的涂膠控制方法，包括以下步驟：(1)首先將機(jī)器人放置在囊瓣邊界位置，使得機(jī)器人履帶方向和囊瓣邊界平行，并使囊瓣邊界處于機(jī)器人對(duì)稱軸處；假設(shè)囊體位于機(jī)器人左側(cè)，地面在機(jī)器人的右側(cè)，機(jī)器人啟動(dòng)之初傳感器模塊中灰度傳感器的值設(shè)為基準(zhǔn)值；(2)然后啟動(dòng)機(jī)器人能源模塊，接著打開膠水貯存及噴涂模塊中噴淋系統(tǒng)噴口的開關(guān)，再按下控制器模塊中機(jī)器人啟動(dòng)開關(guān)；機(jī)器人在行駛過程中，若傳感器模塊中的左灰度傳感器測(cè)量灰度加深，右灰度傳感器測(cè)量灰度值仍然處于地面灰度值之內(nèi)，則判斷機(jī)器人向地面方向偏移，此時(shí)控制動(dòng)力模塊中的右電機(jī)加速，左電機(jī)減速，糾正右偏。進(jìn)一步，機(jī)器人在行駛過程中，若傳感器模塊中的右灰度傳感器測(cè)量灰度加深，左灰度傳感器測(cè)量灰度值仍然處于囊體灰度值之內(nèi)，則判斷機(jī)器人向囊體方向偏移，此時(shí)控制動(dòng)力模塊中的左電機(jī)加速，右電機(jī)減速，糾正左偏。進(jìn)一步，機(jī)器人在行駛過程中，若傳感器模塊中的左、右灰度傳感器的灰度值示數(shù)基本一致，則判斷已完成整個(gè)邊界的涂膠工作或者系統(tǒng)故障導(dǎo)致偏離預(yù)定路線，此時(shí)關(guān)閉膠水貯存及噴涂模塊中的噴淋系統(tǒng)節(jié)流閥，停止控制動(dòng)力模塊中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明代替人工完成平流層飛艇囊瓣的涂膠工作，可保證膠層的厚度均勻；并通過灰度傳感器檢測(cè)囊瓣邊界，確保機(jī)器人的行駛軌跡符合預(yù)期，避免膠水噴涂到不必要的部位，而且機(jī)器人的涂膠路徑遍歷整個(gè)囊瓣的接合部位，解決了個(gè)別部位漏涂和重復(fù)涂的問題；同時(shí)也有效避免了涂膠過程中膠水的揮發(fā)氣體對(duì)人造成的不利影響。綜上，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了飛艇復(fù)合材料囊體加工過程中的自動(dòng)化涂膠，顯著提高涂膠的效率和質(zhì)量，避免了人工涂膠帶來的膠層厚度不均勻、重復(fù)涂膠、遺忘涂膠等問題，同時(shí)也避免了膠水揮發(fā)氣體對(duì)人體的危害。附圖說明通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的平流層飛艇復(fù)合材料囊體加工涂膠機(jī)器人設(shè)計(jì)圖。具體實(shí)施方式下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出一種平流層飛艇復(fù)合材料囊體加工涂膠機(jī)器人，如圖1所示，主要包括涂膠機(jī)器人控制器模塊1、涂膠機(jī)器人能源模塊2、涂膠機(jī)器人動(dòng)力模塊3、膠水貯存及噴涂模塊4、傳感器模塊5、機(jī)體模塊6，其中，傳感器模塊5的輸出連接涂膠機(jī)器人控制器模塊1的輸入，涂膠機(jī)器人控制器模塊1的輸出分別連接涂膠機(jī)器人動(dòng)力模塊3和膠水貯存及噴涂模塊4，所述涂膠機(jī)器人能源模塊2連接涂膠機(jī)器人控制器模塊1、涂膠機(jī)器人動(dòng)力模塊3、膠水貯存及噴涂模塊4以及傳感器模塊5。所述涂膠機(jī)器人控制器模塊1依次包括控制器主板、蜂鳴器、LED指示燈、輸入輸出接口、機(jī)器人啟動(dòng)開關(guān)；控制器主板通過輸入輸出接口分別連接蜂鳴器、LED指示燈以及機(jī)器人啟動(dòng)開關(guān)；所述機(jī)器人啟動(dòng)開關(guān)用于啟動(dòng)機(jī)器人?？刂破髂K1是噴涂機(jī)器人的大腦，用于分析處理傳感器模塊5的數(shù)據(jù)，同時(shí)輸出能源模塊2、動(dòng)力模塊3以及膠水貯存及噴涂模塊4的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的總體調(diào)度和控制。其中，涂膠機(jī)器人控制器主板的核心部件為基于51單片機(jī)的最小系統(tǒng)板。該51單片機(jī)選用ATMEL公司的89C51芯片，該芯片具有：·8位CPU·4kbytes程序存儲(chǔ)器(ROM)；·128bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)；·32條I/O口線；·21個(gè)專用寄存器；·2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)；·一個(gè)全雙工串行通信口；·外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB；·外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kB；·邏輯操作位尋址功能·雙列直插40PinDIP封裝；·單一+5V電源供電?？刂破髦靼暹€通過輸入輸出接口連接動(dòng)力模塊3中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及傳感器模塊5?？刂破髦靼宓碾娫慈∽阅茉茨K2，控制器主板安裝在鋁制保護(hù)殼內(nèi)，防止噴涂的膠水濺落在控制器主板上。所述涂膠機(jī)器人能源模塊2主要由兩塊22.2V5200mAh納米鋰聚合物電池構(gòu)成，可為機(jī)器人各模塊提供電能。鋰電池連接動(dòng)力模塊3中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為直流電機(jī)提供動(dòng)力電源，同時(shí)鋰電池為控制器主板供電。所述涂膠機(jī)器人動(dòng)力模塊3包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直流電機(jī)、履帶、轉(zhuǎn)軸、軸承和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可為機(jī)器人提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走。其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選用L298N驅(qū)動(dòng)板模塊，該模塊具有驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、發(fā)熱量低，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，技術(shù)指標(biāo)如下：主控芯片L298N工作模式H橋驅(qū)動(dòng)(雙路)邏輯電壓5V驅(qū)動(dòng)電壓5-35V邏輯電流0mA-36mA驅(qū)動(dòng)電流2A(MAX單橋)存儲(chǔ)溫度-20℃到+135℃最大功率25W重量30g外圍尺寸43*43*27mm包括左、右兩個(gè)直流電機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)和糾偏。直流電機(jī)選用雙滾珠軸承775大扭矩電機(jī)，該電機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓12VDC電機(jī)臺(tái)階高度4.5mm空載電流1.05A電機(jī)臺(tái)階直徑17.5mm空載轉(zhuǎn)速12V10000轉(zhuǎn)電機(jī)直徑42mm電機(jī)長度67mm出軸長度17mm軸徑5mm尾部臺(tái)階高度5mm安裝孔的孔距29mm尾部出軸長度6mm安裝孔的孔徑M4螺絲電機(jī)重量350g履帶輪的直徑為40厘米，材料為高強(qiáng)度鋁合金，單側(cè)履帶輪軸距為200mm，履帶本身厚度為7.5mm，寬50mm，材料為橡膠材質(zhì)；為了降低對(duì)囊瓣材料的損傷，進(jìn)一步在履帶外圍包裹海綿帶。轉(zhuǎn)軸、軸承及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與現(xiàn)有電機(jī)和履帶輪相適應(yīng)。所述膠水貯存及噴涂模塊4包括膠水貯箱、噴淋系統(tǒng)、膠水加注口；可用來實(shí)現(xiàn)膠水的均勻噴灑。膠水貯箱采用塑料材質(zhì)，貯箱頂部一角安排有膠水加注口，貯箱容積為1L。噴淋系統(tǒng)的作用原理如下：通過對(duì)貯箱內(nèi)的液體進(jìn)行可控加壓，使得箱內(nèi)的液體能夠勻速從貯箱底部的噴口噴出，噴口設(shè)有節(jié)流閥，可以手動(dòng)或自動(dòng)開關(guān)；控制信號(hào)自控制器模塊1，每次使用前需要通過膠水加注口對(duì)貯箱進(jìn)行加注。所述傳感器模塊5由一組左、右灰度傳感器構(gòu)成，可用于檢測(cè)囊瓣邊界。囊瓣邊界灰度傳感器主要由一個(gè)光敏電阻和一個(gè)發(fā)光二極管組成。其中，光敏電阻是由一種特殊的半導(dǎo)體材料制成的電阻器件，它應(yīng)用了半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)原理：當(dāng)無光照射時(shí)，光敏電阻(暗電阻)值很大，電路中暗電流很?。划?dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照射時(shí)，它的電阻(亮電阻)急劇減小，電路中光電流迅速增大。該灰度傳感器利用光敏電阻的阻值會(huì)隨著光照強(qiáng)弱的變化而變化的這一特性，通過發(fā)光二極管照亮地面和囊瓣交界處，地面和囊瓣的反射光線被光敏電阻接收，電阻值根據(jù)反射光線強(qiáng)弱而改變(地面灰度深，光敏電阻值大；囊瓣灰度淺，光敏電阻值小)；然后將阻值的變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通過機(jī)器人控制器模塊1的輸入輸出接口輸入到機(jī)器人控制器主板，再由控制器主板中的A/D轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成0-1023的數(shù)值，這樣控制器主板通過判斷多個(gè)灰度值就可知道機(jī)器人的行駛軌跡，判斷過程如下：首先將機(jī)器人放置在囊瓣邊界位置，使得機(jī)器人履帶方向和囊瓣邊界平行，并使囊瓣邊界處于機(jī)器人對(duì)稱軸處；假設(shè)囊體位于機(jī)器人左側(cè)，地面在機(jī)器人的右側(cè)，這樣左灰度傳感器正對(duì)囊體，右灰度傳感器正對(duì)地面，機(jī)器人啟動(dòng)之初灰度傳感器的值設(shè)為基準(zhǔn)值。在行駛過程中，若左傳感器測(cè)量灰度加深，右傳感器測(cè)量灰度值仍然處于地面灰度值之內(nèi)，則說明機(jī)器人向地面方向偏移，此時(shí)應(yīng)該控制右電機(jī)加速，左電機(jī)減速，糾正右偏。在行駛過程中，若右傳感器測(cè)量灰度加深，左傳感器測(cè)量灰度值仍然處于囊體灰度值之內(nèi)，則說明機(jī)器人向囊體方向偏移，此時(shí)應(yīng)該控制左電機(jī)加速，右電機(jī)減速，糾正左偏。在行駛過程中，若左右灰度值示數(shù)基本一致，則關(guān)閉噴淋系統(tǒng)節(jié)流閥，停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)，此時(shí)說明已完成整個(gè)邊界的涂膠工作或者系統(tǒng)故障導(dǎo)致偏離預(yù)定路線。機(jī)體模塊6包括傳感器支架、膠水貯存及噴涂模塊支架、能源及控制模塊支架；為機(jī)器人主要設(shè)備提供支撐，機(jī)體材料采用鋁合金。根據(jù)上述平流層飛艇復(fù)合材料囊體加工涂膠機(jī)器人，還提出了一種平流層飛艇復(fù)合材料囊體加工涂膠機(jī)器人的涂膠控制方法，包括以下步驟：(1)首先將機(jī)器人放置在囊瓣邊界位置，使得機(jī)器人履帶方向和囊瓣邊界平行，并使囊瓣邊界處于機(jī)器人對(duì)稱軸處；假設(shè)囊體位于機(jī)器人左側(cè)，地面在機(jī)器人的右側(cè)，機(jī)器人啟動(dòng)之初傳感器模塊5中灰度傳感器的值設(shè)為基準(zhǔn)值；(2)然后啟動(dòng)機(jī)器人能源模塊2，接著打開膠水貯存及噴涂模塊4中噴淋系統(tǒng)噴口的開關(guān)，再按下控制器模塊1中機(jī)器人啟動(dòng)開關(guān)；機(jī)器人在行駛過程中，若傳感器模塊5中的左灰度傳感器測(cè)量灰度加深，右灰度傳感器測(cè)量灰度值仍然處于地面灰度值之內(nèi)，則判斷機(jī)器人向地面方向偏移，此時(shí)控制動(dòng)力模塊3中的右電機(jī)加速，左電機(jī)減速，糾正右偏；(3)機(jī)器人在行駛過程中，若傳感器模塊5中的右灰度傳感器測(cè)量灰度加深，左灰度傳感器測(cè)量灰度值仍然處于囊體灰度值之內(nèi)，則判斷機(jī)器人向囊體方向偏移，此時(shí)控制動(dòng)力模塊3中的左電機(jī)加速，右電機(jī)減速，糾正左偏；(4)機(jī)器人在行駛過程中，若傳感器模塊5中的左、右灰度傳感器的灰度值示數(shù)基本一致，則判斷已完成整個(gè)邊界的涂膠工作或者系統(tǒng)故障導(dǎo)致偏離預(yù)定路線，此時(shí)關(guān)閉膠水貯存及噴涂模塊4中的噴淋系統(tǒng)節(jié)流閥，停止控制動(dòng)力模塊3中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3