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基于防爆环境下的机器人控制系统的研发与应用

成果类型:: 发明专利,实用新型专利

发布时间: 2022-04-20 11:53:32

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:安徽省芜湖市| 魏巍 | 2023-02-25 21:39:12

防爆环境的工业机器人移动平台,包括安全防护组件、移动定位组件、机器人安装座和支撑组件;

所述安全防护组件包括钢架、钢架防护罩、风琴罩和正压防爆箱;所述钢架由多根方管焊接加固形成,由所述支撑组件固定在地面上;所述移动定位组件安装在钢架内;所述钢架防护罩固定在钢架周围,防止易燃易爆粉尘进入移动平台;所述风琴罩分左右部分,对称安装在钢架上平面两端,防止易燃易爆粉尘直接掉落进入移动平台;所述机器人安装座位于两部分风琴罩中间,机器人安装座左右移动时,挤压风琴罩,风琴罩能够被压缩;

所述钢架侧面预留气孔和消音孔;所述正压防爆箱安装在钢架侧面,正压防爆箱通过穿过气孔的气路管道使移动平台内部处于正压状态,防止易燃易爆粉尘进入移动平台;所述消音孔用于当移动平台内部处于正压状态时消除噪音;

所述机器人安装座包括上下两个金属板安装面,上安装面用于安装机器人,下安装面用于连接移动定位组件;所述机器人安装座上还安装有拖链连接件、锁紧气缸、套筒、推杆和液压缓冲区作用块;

所述移动定位组件包括多位气缸、气缸连接件、导轨、滑块、定位锥形块、行程开关、液压缓冲器、拖链和拖链固定件;

所述导轨有两根,安装在钢架内部两侧;每根导轨上安装多个滑块;所述机器人安装座与所有滑块固定连接;所述多位气缸通过气缸连接件与机器人安装座连接,驱动机器人沿导轨直线移动;

在钢架内部预设多个机器人工作位置,每个工作位置处设置定位锥形块、行程开关和液压缓冲器;当机器人移动到设定的工作位置时,触碰行程开关,多位气缸停止驱动机器人移动,液压缓冲器作用于机器人安装座上安装的液压缓冲区作用块吸收能量,降低机器人的运行速度直至停止;同时,推杆在锁紧气缸的驱动下沿着套筒插入到定位锥形块中定位锁紧;

所述拖链固定件固定在地面;所述拖链为空心,一端固定在拖链固定件上,另一端固定在拖链连接件上;所述机器人的供电线及信号线通过机器人安装座中间空心部分,再穿过拖链内部和拖链固定件,连接到外部的机器人控制系统;随着机器人的运动所述拖链带动机器人供电线及信号线移动;

所述支撑组件包括垫铁和地脚螺栓;所述地脚螺栓在钢架底部均匀分布用于支撑钢架,保证移动平台的稳定性;所述垫铁用于调平钢架。

1、本发明平台可以适应存在易燃易爆粉尘的环境对工业机器人提出的作业要求,可以保证工业机器人在上述特种环境中高效率移动、高可靠性锁紧定位。同时,工业机器人停止位置可根据不同需求进行简单方便的自定义调节或添加锁紧位置,适应范围较广。

2、本发明平台定位准确:在气动驱动装置工作极限位置(位于极限行程内)加装磁性开关,并在响应位置设计机械锁紧装置,当其运动到相关位置触动机械锁紧装置,保证了稳定准确的工作位置和安全零位。

3、本发明平台安全可靠:由于本发明的防爆系统采用正压防爆原理,使用了经过处理的气源。此时采用气缸驱动,无需额外增加驱动源,驱动安全。

随着工业自动化的发展,工业机器人被广泛用于焊接、机械加工、汽车、航天等行业领域,工业机器人通常只有六个轴运动方向并具有高精度和高位置分辨率,但是定点作业的工业机器人存在操作范围小、工作范围受固定位置影响大的局限性。

现有研究开发移动平台搭载工业机器人,以使工业机器人可完成多种作业、胜任大空间作业,但目前所应用的移动平台主要使用电机驱动,若在防爆环境中使用,需要对移动平台进行防爆处理,应用成本较高,且危险性较高。如采用气动驱动,则需保证定位精度。

考虑到整个移动平台需要进行密封防爆处理,故移动平台整体结构需要简洁可靠,重复拆装次数低。若采用电机驱动,同时采需要传动装置,针对此处情景可选用丝杠、齿轮齿条。但这些传动装置和电机均需要做在防爆标准下的防爆措施,尤其传动装置在运动过程中禁忌出现摩擦生热、打火花现象,在市场上则需要做防爆处理,成本较高且安全性不高;另外传动件均需要定期维护:丝杠磨损补偿、齿轮齿条的疲劳点蚀,会增加设备的装卸次数,严重或可耽误生产计划。而防爆型无杆气缸,有结构紧凑、安装简便、维护方便的特点,尤其增加了可靠性与安全性。采用气缸驱动,无需额外增加驱动源,仅需增加1个电磁阀和相应数量的气路2通或3通阀。即可完成驱动源的设置。

结合实际情况及其机器人所处特殊环境,若清理时要求机器人和被加工对象的基坐标在世界坐标系中位置一定,故要保持机器人的定位准确。考虑到气动驱动(气缸)的两点定位模式较为适合,但气缸定位仅在行程的极限位置,实际使用中并不适合采用极限位置定位,因为冲击会造成气缸寿命的降低和移动平台震动。故在其工作极限位置(位于极限行程内)加装磁性开关,并在响应位置设计机械锁紧装置,当其运动到相关位置触动机械锁紧装置,保证了稳定准确的工作位置和安全零位。

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