[发明专利]大型自由曲面机器人打磨系统

权利要求书

1.一种大型自由曲面机器人打磨系统，其特征在于，该系统包括：移动式龙门架、工业机器人（4）、气动打磨头（5）、视觉系统、机器人控制柜（8）、气动控制柜（9）和系统控制柜（10），其中：

所述移动式龙门架用于使安装在其上的工业机器人（4）在三个方向上进行大范围移动；

所述工业机器人（4）固定安装在所述移动式龙门架的滑鞍部件（3）上，以通过所述移动式龙门架的滑鞍部件（3）、横梁部件（6）和立柱部件（2）的滑动实现三个方向上的大范围移动，并通过机器人控制柜（8）的控制指令带动气动打磨头（5）按照规划路径进行精确打磨；

所述气动打磨头（5）安装在所述工业机器人（4）上，用于通过压缩空气带动其端部的打磨工具高速转动，对零件自由曲面打磨，同时通过压缩空气实现柔顺力的控制，以对自由曲面进行均匀打磨；

所述视觉系统包括视频采集卡和工业相机（7），其中，所述工业相机（7）安装在所述横梁部件（6）上，用于对被加工零件的基准进行精准标定，即零件基准识别和定位，为机器人路径规划提供参考基准；

所述机器人控制柜（8）用于生成控制指令，控制工业机器人（4）带动气动打磨头（5）按照事先规划的路径进行运动；

所述气动控制柜（9）根据系统控制柜（10）发出的指令控制其内部气动回路实现对所述气动打磨头（5）旋转运动和柔顺力的控制；

所述系统控制柜（10）用于进行机器人运动学与动力学的离线解算、与所述机器人控制柜（8）进行通讯、对移动式龙门架伺服电机进行控制、对气动回路进行控制、图像采集和处理以及人机对话。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动式龙门架包括工作台部件（1）、立柱部件（2）、滑鞍部件（3）和横梁部件（6），其中，所述立柱部件（2）垂直安装在所述工作台部件（1）的两侧，可沿着所述工作台部件（1）的方向前后移动；所述横梁部件（6）水平安装在所述立柱部件（2）之间，可沿着所述立柱部件（2）的方向上下移动；所述滑鞍部件（3）安装在所述横梁部件（6）上，可沿着所述横梁部件（6）的方向左右移动。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，立柱部件（2）、滑鞍部件（3）和横梁部件（6）通过滚珠丝杠螺母副和线性导轨实现直线运动。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述工作台部件（1）包括工作台（1-3）和第一运动单元，其中，所述工作台（1-3）固定在地面上，用于支撑并固定被加工零件和移动式龙门架的立柱部件（2）；所述第一运动单元对称安装在所述工作台（1-3）的两侧，用于安装所述立柱部件（2），使其能够在所述工作台（1-3）上前后移动。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一运动单元包括第一伺服电机（1-1）、第一电机座（1-2）、第一滚珠丝杠螺母副（1-4）、第一螺母座（1-5）、第一滑块（1-6）、第一线性导轨（1-7）和第一轴承座（1-8）。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述立柱部件（2）包括立柱（2-1）和安装在所述立柱（2-1）一侧的第二运动单元，所述横梁部件（6）包括横梁（6-8）和安装在所述横梁（6-8）一侧的第三运动单元。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二运动单元包括第二伺服电机（2-2）、第二电机座（2-3）、第二螺母座（2-4）、第二滑块（2-5）、第二线性导轨（2-6）、第二滚珠丝杠螺母副（2-7）和第二轴承座（2-8）；所述第三运动单元包括第三伺服电机（6-1）、第三电机座（6-2）、第三滚珠丝杠螺母副（6-3）、第三螺母座（6-4）、第三滑块（6-5）、第三线性导轨（6-6）和第三轴承座（6-7）。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气动打磨头（5）包括依次连接的连接件（5-1）、气动主轴（5-2）和打磨工具（5-3），其中，连接件（5-1）用于将气动主轴（5-2）固定在位于所述工业机器人（4）末端的法兰上；气动主轴（5-2）用于控制打磨工具（5-3）的打磨压力，同时使打磨工具（5-3）高速旋转并打磨零件；所述打磨工具（5-3）通过气动主轴（5-2）底部的三爪卡盘式夹头进行夹持，通过连接件（5-1）固定在工业机器人（4）末端的法兰上，并随工业机器人（4）一起按照规划路径对被加工零件进行打磨加工。