[发明专利]一种高效智能化切割机器人及其工作方法

权利要求书

1.一种高效智能化切割机器人，其特征在于，包括立柱（1）、移动基座（2）、机械臂（3）、光纤激光器（4）、多传感器（5），所述立柱（1）竖直安装在移动基座（2）上，所述立柱（1）正面上安装有Z轴部件（11），所述Z轴部件（11）上安装有Z轴滑台（12），所述Z轴部件（11）通过 Z轴伺服电机（13）驱动Z轴部件（11）的丝杠螺母机构，实现 Z轴滑台（12）Z方向的运动；所述机械臂（3）的一端安装在Z轴滑台（12）正面，所述机械臂（3）的另一端安装光纤激光器（4）；所述立柱（1）顶部设置有所述多传感器（5）；所述移动基座（2）底盘安装有STM32嵌入式芯片（21）作为下层硬件驱动控制器，所述移动基座（2）内部安装有搭载 Intel 处理器的嵌入式工控机（22）作为为上层算法应用控制器，所述STM32嵌入式芯片（21）与嵌入式工控机（22）通过 USB 串口完成实时数据交换；所述移动基座（2）内部还安装有4个直流电机（23），4个直流电机（23）采用独立的方式驱动移动基座（2）底盘的对应的4个机轮（24）；所述STM32嵌入式芯片（1）分别对Z 轴伺服电机（13）、直流电机（23）进行驱动控制；所述移动基座（2）左、右、前、后的4个侧面均安装有避障超声波传感器（25），所述避障超声波传感器（25）、光纤激光器（4）与嵌入式工控机（22）通讯连接，所述多传感器（5）与嵌入式工控机（22）通过数据线和WIFI相互连接；所述立柱（1）背面设置有控制面板，所述控制面板与嵌入式工控机（22）通过 USB 串口连接。

2.根据权利要求1所述高效智能化切割机器人，其特征在于，所述机械臂（3）包括安装座（31）、大臂（32）、小臂（33）、支撑座（34），所述安装座（31）的背面安装在Z轴滑台（12）正面，所所述安装座（31）正面、大臂（32）、小臂（33）从内至外依次连接，所述小臂（33）末端安装有光纤激光器（4）。

3.根据权利要求2所述高效智能化切割机器人，其特征在于，所述大臂（32）前端与大臂齿轮箱（321）相连，所述大臂（32）后端和小臂齿轮箱（331）相连，所述大臂齿轮箱（321）上设置有大臂电机（322）并与之连接，所述小臂齿轮箱（331）上设置有小臂电机（332）并与之连接；所述STM32嵌入式芯片（1）分别对大臂电机（322）、小臂电机（332）进行驱动控制，从而控制大臂（32）、小臂（33）。

4.根据权利要求3所述高效智能化切割机器人，其特征在于，所述光纤激光器（4）包括安装支座（41）、激光器（42）、光纤连接块（43）、切割头（44），所述激光器（42）、光纤连接块（43）、切割头（44）从上至下依次固定连接并且通过安装支座（41）安装在小臂（33）末端。

5.根据权利要求4所述高效智能化切割机器人，其特征在于，所述切割头（44）包括准直部件（441）、聚焦组件（442）、保护镜盒（443）、传感器（444）、割嘴（445），所述激光器（42）、光纤连接块（43）、准准直部件（441）、聚焦组件（442）、保护镜盒（443）、传感器（444）、割嘴（445）从上至下依次固定连接。

6.根据权利要求1所述高效智能化切割机器人，其特征在于，所述多传感器（5）包括2D激光雷达（51）、深度相机（52）、模糊控制器（53），所述2D激光雷达（51）、深度相机（52）的检测结果通过所述模糊控制器（53）进行融合。

7.根据权利要求1-6任意一项所述高效智能化切割机器人的工作方法，其特征在于，所述工作方法，包括如下步骤：

（1）工作时，通过控制面板进行启动，嵌入式工控机（22）接收启动信号，嵌入式工控机（22）发送指令使多传感器（5）对现场环境进行拍摄；

（2）多传感器（5）拍照并且将采集的图像通过图像采集卡传送到嵌入式工控机（22）进行图像处理，嵌入式工控机（22）接收避障超声波传感器（25）传输的现场环境避障物信息；

（3）经过嵌入式工控机（22）对采集的图像、避障物信息进行处理，参照通过控制面板输入的切割参数设定，规划切割路径，发送指令至STM32嵌入式芯片（1），STM32嵌入式芯片（1）分别对Z 轴伺服电机（13）、直流电机（23）进行驱动控制，从而实现光纤激光器（4）在三维方向的移动；

（4）当光纤激光器（4）得到指定切割点时，嵌入式工控机（22）控制光纤激光器（4）根据控制面板输入的切割参数设定进行切割。