复合式移动机器人的二次定位装置及定位方法与流程

1.本发明涉及机器人加工领域技术，尤其是指一种复合式移动机器人的二次定位装置及定位方法。


背景技术：

2.机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统，存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务，需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿，机械臂在自动化加工过程中起到至关重要的作用，现有的机械臂由于无法自己移动，因此，需要配合移动机器人一同使用，而这种复合式的机器人在移动过程中需要保持足够高的精度才能保证加工过程的顺利进行。
3.现有的机械臂在加工过程中采用激光雷达导航的方式进行复合式移动机器人的定位，这种定位方式定位精度只有
±
(5-10)mm，同时为了机械臂能正常作业，通常需要在协作机械臂的末端安装2d相机，在移动到预停工位时，协作机械臂每次以固定姿态对工位进行拍照，然后上传到协作机械臂中判断机械臂末端法兰上的夹具与工位的相对位置，再进行作业，不仅成本较高，而且会使得机械臂工作中超出重量负载，在光照复杂环境下工作时，每个工位都需要额外增加补光灯来确保相机能正常拍照，每个工位都需要增加二维码信标，并校准二维码与工位上零件的相对位置；同时需要额外增加工控机，进行2d工业相机识别二维码处理，与机械臂末端坐标转换计算，进一步提升了加工成本，而且加工过程和操作都更加麻烦，因此，有必要研究一种新的技术方案来解决上述问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种复合式移动机器人的二次定位装置及定位方法，其能有效解决现有之复合式机器人定位方式的定位精度低、加工成本高以及加工过程和操作都更加复杂的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
6.一种复合式移动机器人的二次定位装置，包括有移动机器人、缓冲组件、感应器、机械臂组件、限位框、限位组件以及制动器；该移动机器人可来回活动于外部加工中心之间；该缓冲组件设置在移动机器人侧边并随移动机器人来回活动；该感应器设置在缓冲组件外端并随缓冲组件来回活动于移动机器人的前端，且感应器为圆柱型感应器；该机械臂组件设置在移动机器人上并随移动机器人来回活动；该限位框设置在外部加工中心侧旁，限位框具有一端开口的限位槽，该限位槽与移动机器人配合；该限位组件可前后来回活动地设置在限位框上并位于限位槽中，限位组件与缓冲组件位置对应；该制动器设置在限位框上并带动限位组件来回活动。
7.作为一种优选方案，所述移动机器人左右两侧对称设置有导向轮，对应的，限位槽
内壁开设有与导向轮配合的导向槽。
8.作为一种优选方案，所述缓冲组件包括有第一导向柱、接触板以及第一弹簧；该第一导向柱为间隔排布的4个，第一导向柱可前后来回活动地设置在移动机器人的前端；该接触板分别与4个第一导向柱外端固定并随着第一导向柱来回活动；该第一弹簧也为4个，每一第一弹簧分别套设在对应的第一导向柱上，且第一弹簧的两端分别抵在接触板的内侧壁以及移动机器人的外侧壁上。
9.作为一种优选方案，所述感应器设置在接触板上，且感应器的一端伸出接触板的内侧壁。
10.作为一种优选方案，所述机械臂组件包括有配电箱、料仓、安装座以及机械臂；该配电箱固定安装在移动机器人上，且配电箱上表面具有一工作台，前述移动机器人与配电箱电性连接；该料仓设置在工作台上；该安装座设置在工作台上并位于料仓侧旁；该机械臂设置在安装座上并与配电箱电性连接。
11.作为一种优选方案，所述限位框的开口处的左右两侧壁分别向外折弯成型出有导向板。
12.作为一种优选方案，所述限位组件包括有丝杆、固定板、第二导向柱、防撞板以及第二弹簧；该丝杆可来回转动地设置在限位框中并向内伸入限位槽中；该固定板固定安装在限位框外侧壁；前述制动器设置在固定板上并带动丝杆来回转动；该第二导向柱设置在限位框上并位于限位槽中，第二导向柱为间隔排布的多个，其均设置在丝杆的侧旁；该防撞板设置在丝杆上并与丝杆的外端配合，且防撞板可前后来回活动地设置在第二导向柱上；该第二弹簧也为多个，其套设在对应的第二导向柱上，第二弹簧的两端分别抵在防撞板侧壁和限位槽内壁上。
13.作为一种优选方案，所述第二导向柱的外端向外伸出防撞板，且第二导向柱的外端套设有防撞胶头。
14.作为一种优选方案，还包括有一配料架，该配料架设置在限位框侧旁。
15.一种复合式移动机器人的二次定位方法，其包括有权利要求1-9任一项所述的复合式移动机器人的二次定位装置，包括有以下步骤：
16.(1)在上位机中的限位框中设定a、b、c三个站点，并给移动机器人发送从a点到c点再退回a点的移动指令，其中a点位轨道进入点，b点位预停工位点，c点位目标站点；
17.(2)移动机器人到达a后开始进入限位槽中，直至缓冲组件与限位组件接触，并且移动机器人继续向前移动，从而使缓冲组件压缩，感应器会随着缓冲组件朝向移动机器人活动；
18.(3)当到达b点时，使感应器刚好感应到移动机器人外壳，此时感应器感应到移动机器人位置，移动机器人停止移动；
19.(4)机械臂组件根据设定程序进行作业；
20.(5)机械臂组件完成作业后，制动器启动，制动器带动限位组件向前活动，此时缓冲组件上的感应器离开移动机器人表面，使得感应信号丢失，从而使移动机器人继续向c点前进；
21.(6)移动机器人到达c点后，返回至a点，完成站点任务，然后前往下一工位进行下一工位的作业。
22.本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
23.通过设置有移动机器人、缓冲组件、感应器、机械臂组件、限位框、限位组件以及制动器，使得通过感应器与缓冲组件的配合，感应器能准确感知移动机器人在限位框中的位置，并配合感应器为圆柱型感应器，感应精度更高，因此可以在通过上位机中完成站点任务，使得移动机器人进入其它不同工位时的相对位置都是固定的，圆柱型感应器的感应精度在
±
0.1mm左右，使得移动机器人移动过程中的精度可以达到
±
0.25mm左右，使得整体定位精度更加准确，同时无需采用2d工业相机，不仅降低了机械臂的负载，也无需在每个工位额外增加补光灯保证相机正常拍照，使得整体成本更低，而且也无需额外增加设备进行相机识别二维码处理以及机械臂末端坐标系计算，整体加工过程更加方便，操作过程也更加简单。
24.为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
25.图1是本发明之较佳实施例的立体结构示意图；
26.图2是本发明之较佳实施例的局部租转示意图；
27.图3是图2中a处的放大示意图。
28.附图标识说明：
29.10、移动机器人11、导向轮
30.20、缓冲组件21、第一导向柱
31.22、接触板23、第一弹簧
32.30、感应器40、机械臂组件
33.41、配电箱42、料仓
34.43、安装座44、机械臂
35.45、工作台50、限位框
36.501、限位槽502、导向槽
37.51、导向板60、限位组件
38.61、丝杆62、固定板
39.63、第二导向柱64、防撞板
40.65、第二弹簧66、防撞胶头
41.70、制动器80、配料架。
具体实施方式
42.请参照图1至图3所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，其中包括有移动机器人10、缓冲组件20、感应器30、机械臂组件40、限位框50、限位组件60以及制动器70。
43.该移动机器人10可来回活动于外部加工中心之间；在本实施例中，所述移动机器人10左右两侧对称设置有导向轮11。
44.该缓冲组件20设置在移动机器人10侧边并随移动机器人10来回活动；在本实施例中，所述缓冲组件20包括有第一导向柱21、接触板22以及第一弹簧23；该第一导向柱21为间隔排布的4个，第一导向柱21可前后来回活动地设置在移动机器人10的前端；该接触板22分别与4个第一导向柱21外端固定并随着第一导向柱21来回活动；该第一弹簧23也为4个，每一第一弹簧23分别套设在对应的第一导向柱21上，且第一弹簧23的两端分别抵在接触板22的内侧壁以及移动机器人10的外侧壁上，第一弹簧23用于促使接触板22复位。
45.该感应器30设置在缓冲组件20外端并随缓冲组件20来回活动于移动机器人10的前端，且感应器30为圆柱型感应器，圆柱型感应器的感应精度更高，其感应精度在
±
0.1mm左右，使得移动机器人10移动过程中的精度可以达到
±
0.25mm左右；在本实施例中，所述感应器30设置在接触板22上，且感应器30的一端伸出接触板11的内侧壁。
46.该机械臂组件40设置在移动机器人10上并随移动机器人10来回活动；在本实施例中，所述机械臂组件40包括有配电箱41、料仓42、安装座43以及机械臂44；该配电箱41固定安装在移动机器人10上，且配电箱41上表面具有一工作台45，前述移动机器人10与配电箱41电性连接；该料仓42设置在工作台45上；该安装座43设置在工作台45上并位于料仓42侧旁；该机械臂44设置在安装座43上并与配电箱41电性连接，该机械臂44用于根据设定的程度完成对加工中心的作业过程。
47.该限位框50设置在外部加工中心侧旁，限位框50具有一端开口的限位槽501，该限位槽501与移动机器人10配合；在本实施例中，限位槽501内壁开设有与导向轮11配合的导向槽502，前述移动机器人10通过导向轮11与导向槽502的配合沿导向槽502来回活动；所述限位框50的开口处的左右两侧壁分别向外折弯成型出有导向板51，该导向板51用于方便移动机器人10进入限位槽501中。
48.该限位组件60可前后来回活动地设置在限位框50上并位于限位槽501中，限位组件60与缓冲组件20位置对应；在本实施例中，所述限位组件60包括有丝杆61、固定板62、第二导向柱63、防撞板64以及第二弹簧65；该丝杆61可来回转动地设置在限位框50中并向内伸入限位槽501中；该固定板62固定安装在限位框50外侧壁；前述制动器70设置在固定板62上并带动丝杆61来回转动；该第二导向柱63设置在限位框50上并位于限位槽501中，第二导向柱63为间隔排布的多个，其均设置在丝杆61的侧旁；该防撞板64设置在丝杆61上并与丝杆61的外端配合，且防撞板64可前后来回活动地设置在第二导向柱63上；该第二弹簧65也为多个，其套设在对应的第二导向柱63上，第二弹簧65的两端分别抵在防撞板64侧壁和限位槽501内壁上，该第二弹簧65用于起到缓冲的作用，防止限位组件60与缓冲组件20接触产生较大应力，从而造成零部件的损坏；所述第二导向柱63的外端向外伸出防撞板64，且第二导向柱63的外端套设有防撞胶头66，该防撞胶头66用于进一步提升保护作用。
49.该制动器70设置在限位框50上并带动限位组件60来回活动。
50.进一步地，还包括有一配料架80，该配料架80设置在限位框50侧旁，噶爱配料架80用于存放供机械臂组件40工作时使用的工具。
51.详述本实施例的使用方法如下：
52.(1)在上位机中的限位框50中设定a、b、c三个站点，并给移动机器人10发送从a点到c点再退回a点的移动指令，其中a点位轨道进入点，b点位预停工位点，c点位目标站点；
53.(2)移动机器人10到达a后开始进入限位槽501中，直至缓冲组件20与限位组件60
接触，并且移动机器人10继续向前移动，从而使缓冲组件20压缩，感应器30会随着缓冲组件20朝向移动机器人10活动；
54.(3)当到达b点时，使感应器30刚好感应到移动机器人10外壳，此时感应器30感应到移动机器人10位置，移动机器人10停止移动；
55.(4)机械臂组件40根据设定程序进行作业；
56.(5)机械臂组件40完成作业后，制动器70启动，制动器70带动限位组件60向前活动，此时缓冲组件20上的感应器30离开移动机器人10表面，使得感应信号丢失，从而使移动机器人10继续向c点前进；
57.(6)移动机器人10到达c点后，返回至a点，完成站点任务，然后前往下一工位进行下一工位的作业。
58.本发明的设计重点在于：通过设置有移动机器人、缓冲组件、感应器、机械臂组件、限位框、限位组件以及制动器，使得通过感应器与缓冲组件的配合，感应器能准确感知移动机器人在限位框中的位置，并配合感应器为圆柱型感应器，感应精度更高，因此可以在通过上位机中完成站点任务，使得移动机器人进入其它不同工位时的相对位置都是固定的，圆柱型感应器的感应精度在
±
0.1mm左右，使得移动机器人移动过程中的精度可以达到
±
0.25mm左右，使得整体定位精度更加准确，同时无需采用2d工业相机，不仅降低了机械臂的负载，也无需在每个工位额外增加补光灯保证相机正常拍照，使得整体成本更低，而且也无需额外增加设备进行相机识别二维码处理以及机械臂末端坐标系计算，整体加工过程更加方便，操作过程也更加简单。
59.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种复合式移动机器人的二次定位装置，其特征在于：包括有移动机器人、缓冲组件、感应器、机械臂组件、限位框、限位组件以及制动器；该移动机器人可来回活动于外部加工中心之间；该缓冲组件设置在移动机器人侧边并随移动机器人来回活动；该感应器设置在缓冲组件外端并随缓冲组件来回活动于移动机器人的前端，且感应器为圆柱型感应器；该机械臂组件设置在移动机器人上并随移动机器人来回活动；该限位框设置在外部加工中心侧旁，限位框具有一端开口的限位槽，该限位槽与移动机器人配合；该限位组件可前后来回活动地设置在限位框上并位于限位槽中，限位组件与缓冲组件位置对应；该制动器设置在限位框上并带动限位组件来回活动。2.根据权利要求1所述的复合式移动机器人的二次定位装置，其特征在于：所述移动机器人左右两侧对称设置有导向轮，对应的，限位槽内壁开设有与导向轮配合的导向槽。3.根据权利要求1所述的复合式移动机器人的二次定位装置，其特征在于：所述缓冲组件包括有第一导向柱、接触板以及第一弹簧；该第一导向柱为间隔排布的4个，第一导向柱可前后来回活动地设置在移动机器人的前端；该接触板分别与4个第一导向柱外端固定并随着第一导向柱来回活动；该第一弹簧也为4个，每一第一弹簧分别套设在对应的第一导向柱上，且第一弹簧的两端分别抵在接触板的内侧壁以及移动机器人的外侧壁上。4.根据权利要求3所述的复合式移动机器人的二次定位装置，其特征在于：所述感应器设置在接触板上，且感应器的一端伸出接触板的内侧壁。5.根据权利要求1所述的复合式移动机器人的二次定位装置，其特征在于：所述机械臂组件包括有配电箱、料仓、安装座以及机械臂；该配电箱固定安装在移动机器人上，且配电箱上表面具有一工作台，前述移动机器人与配电箱电性连接；该料仓设置在工作台上；该安装座设置在工作台上并位于料仓侧旁；该机械臂设置在安装座上并与配电箱电性连接。6.根据权利要求1所述的复合式移动机器人的二次定位装置，其特征在于：所述限位框的开口处的左右两侧壁分别向外折弯成型出有导向板。7.根据权利要求1所述的复合式移动机器人的二次定位装置，其特征在于：所述限位组件包括有丝杆、固定板、第二导向柱、防撞板以及第二弹簧；该丝杆可来回转动地设置在限位框中并向内伸入限位槽中；该固定板固定安装在限位框外侧壁；前述制动器设置在固定板上并带动丝杆来回转动；该第二导向柱设置在限位框上并位于限位槽中，第二导向柱为间隔排布的多个，其均设置在丝杆的侧旁；该防撞板设置在丝杆上并与丝杆的外端配合，且防撞板可前后来回活动地设置在第二导向柱上；该第二弹簧也为多个，其套设在对应的第二导向柱上，第二弹簧的两端分别抵在防撞板侧壁和限位槽内壁上。8.根据权利要求7所述的复合式移动机器人的二次定位装置，其特征在于：所述第二导向柱的外端向外伸出防撞板，且第二导向柱的外端套设有防撞胶头。9.根据权利要求1所述的复合式移动机器人的二次定位装置，其特征在于：还包括有一配料架，该配料架设置在限位框侧旁。10.一种复合式移动机器人的二次定位方法，其包括有权利要求1-9任一项所述的复合式移动机器人的二次定位装置，其特征在于：包括有以下步骤：(1)在上位机中的限位框中设定a、b、c三个站点，并给移动机器人发送从a点到c点再退回a点的移动指令，其中a点位轨道进入点，b点位预停工位点，c点位目标站点；(2)移动机器人到达a后开始进入限位槽中，直至缓冲组件与限位组件接触，并且移动
机器人继续向前移动，从而使缓冲组件压缩，感应器会随着缓冲组件朝向移动机器人活动；(3)当到达b点时，使感应器刚好感应到移动机器人外壳，此时感应器感应到移动机器人位置，移动机器人停止移动；(4)机械臂组件根据设定程序进行作业；(5)机械臂组件完成作业后，制动器启动，制动器带动限位组件向前活动，此时缓冲组件上的感应器离开移动机器人表面，使得感应信号丢失，从而使移动机器人继续向c点前进；(6)移动机器人到达c点后，返回至a点，完成站点任务，然后前往下一工位进行下一工位的作业。

技术总结
本发明公开了一种复合式移动机器人的二次定位装置及定位方法，包括有移动机器人、缓冲组件、感应器、机械臂组件、限位框、限位组件以及制动器；通过感应器与缓冲组件的配合，感应器能准确感知移动机器人在限位框中的位置，并配合感应器为圆柱型感应器，感应精度更高，因此可以在通过上位机中完成站点任务，使得移动机器人进入其它不同工位时的相对位置都是固定的，同时无需采用2D工业相机，不仅降低了机械臂的负载，也无需在每个工位额外增加补光灯保证相机正常拍照，使得整体成本更低，而且也无需额外增加设备进行相机识别二维码处理以及机械臂末端坐标系计算，整体加工过程更加方便，操作过程也更加简单。操作过程也更加简单。操作过程也更加简单。


技术研发人员：向重楷 黄国超 程群超
受保护的技术使用者：伯朗特机器人股份有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/14