基于移動機器人的自動化流水線系統及運行控制方法技術方案

本發明專利技術涉及自動化流水線及自動控制技術，旨在提供一種基于移動機器人的自動化流水線系統及運行控制方法。該系統包括流水線平臺和依次設置的若干個工位、多臺自驅動的移動機器人小車，以及流水線中控平臺計算機和無線通訊系統；在流水線平臺表面沿其長度方向設置條形的移動供電系統的電極；移動機器人小車配置了伺服驅動系統、機器人控制器和移動供電系統的電刷，機器人控制器由其內置的無線通訊模塊經無線通訊系統與流水線中控平臺計算機實現數據交換。本發明專利技術采用獨立可自行驅動控制的移動機器人小車運送工件，消除了傳統流水線上多工位之間的耦合，可實現靈活控制與工位配置，實現復雜的自動化加工工藝。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術專利涉及自動化流水線及自動控制技術，更詳細的說，本專利技術涉及一種基于移動機器人小車的自動化流水線運行控制和管理方法，可實現靈活的工藝配置和自治運行。
技術介紹
隨著制造業自動化水平的提高，傳統依據手工操作的加工工藝不斷被各種自動化流水線加工工藝所替代，大大提高了制造加工的生產效率和產品質量。各種自動化流水線不斷出現，廣泛應用于制造業的各個領域，典型的包括汽車制造、航空航天、食品加工等，但是應用最為廣泛的還是加工制造領域。傳統的加工制造領域自動化流水線采用統一的傳送平臺，傳送平臺沿途設置產品加工的各個工序，可以是自動工序也可以是人工工序，待加工的產品統一放置在流水線傳送平臺上，按照統一固定的運送速度在各個工序間傳送，沿途每個工序必須在規定時間內完成本工序的工作，否則產品零件會變成次品傳送到下一個工序，因為每一個產品零件本身不具備運動功能，所有工序必須在統一時間節拍內完成，整個流水線由統一的驅動系統實現流水線傳送帶的運行，帶動所有待加工零件一起運行。如果一個工序操作時間較短，已經完成了本工序的工藝，必須等待整個流水線上時間最長的工序完成以后，整個流水線傳送平臺驅動傳送帶運行帶走本工序已經完成的零件，才能傳送來新的待加工零件，因此這種加工模式每個工序的加工節拍取決了整個加工工藝中時間最長的工序，靈活性較差。其根本原因在于整個流水線只有一個總的驅動平臺，依靠統一的傳送到在各個工序之間進行傳送。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提出一種基于移動機器人的自動化流水線系統及運行控制方法。為解決技術問題，本專利技術的解決方案是：提供一種基于移動機器人的自動化流水線系統，包括流水線平臺和依次設置于流水線平臺一側或兩側的若干個工位；在所述流水線平臺表面沿其長度方向設置條形的移動供電系統的電極；該系統還包括多臺自驅動的移動機器人小車、流水線中控平臺計算機及無線通訊系統；所述移動機器人小車配置了伺服驅動系統、移動供電系統的電刷和機器人控制器，機器人控制器由其內置的無線通訊模塊經無線通訊系統與流水線中控平臺計算機實現數據交換；移動機器人小車的運動通過下述設置實現：安裝在移動機器人小車上的移動供電電刷與設于流水線平臺表面的移動供電系統的電極保持緊密接觸(實現電源的連通，給移動機器人小車供電)；且(1)在流水線平臺上設置長齒條，移動機器人小車底部設有與齒條相互嚙合的齒輪，齒輪是由伺服驅動系統驅動的(機器人控制器控制伺服驅動系統轉動進而帶動齒輪轉動，使移動機器人小車能相對流水線平臺運動)；或者，(2)在流水線平臺上設置限位條或限位槽，移動機器人小車底部設有與限位條或限位槽相適應的限位結構，以及多個車輪(車輪用于支承移動機器人小車主體并實現位移，機器人控制器控制伺服驅動系統轉動進而帶動輪子轉動，使移動機器人小車能相對流水線平臺運動)。本專利技術中，在每個移動機器人小車上設置三個光電傳感器，分別是減速傳感器、停止傳感器和啟動傳感器，并在每個工位出對應安裝三個傳感器的觸發模塊；所述機器人控制器內置能夠與光電傳感器進行通訊的信號輸入模塊。本專利技術中，所述流水線平臺具有上下兩層結構，其中上層為工位操作平臺，下層為移動機器人小車的返回平臺；在流水線平臺的起始端和末端各設一個升降臺(當移動機器人小車移動到流水線平臺末端時，通過升降臺下降到返回平臺并返回至流水線平臺起始段，然后再通過升降臺上升到上層，重新進入第一個工位，開始進行新一輪的運動)。本專利技術中，所述流水線平臺也可以是單層平面結構，呈環形首尾相接布置(移動機器人小車不間斷在各個工位之間依次移動，并實現全平臺循環)。整個流水線的運行包括運行配置、自動運行與故障處理幾種模式。本專利技術進一步提供了所述自動化流水線系統的運行控制方法，包括：(1)在流水線中控平臺計算機中進行工序配置和參數設置對流水線的工位數、每個工位的工位特征(比如本工位是人工工位還是自動工位，定位精度要求等)、移動機器人小車總數、移動機器人小車的運行參數進行設定；然后通過無線通訊系統與各移動機器人小車進行通訊，將移動機器人小車參數發送到各移動機器人小車的機器人控制器，實現移動機器人小車控制參數的初始化；(2)移動小車上線流程當未上線的移動小車達到流水線起始位置時，使用默認的小車編號0向流水線中控平臺計算機發送初始化到位信息；流水線中控平臺計算收到信息后確認無誤，向該移動機器人小車發送確認信息，并給該移動機器人小車按照順序從1開始進行編號，該編號為該移動機器人小車后續與流水線中控平臺計算機進行通訊的身份標識，所有移動機器人小車在上線以后的通訊過程中，均以該小車編號進行區分。本專利技術中，所述移動機器人小車的運行參數包括：運動速度、加速度、減速距離和小車編號、工位參數。(3)自動運行控制在所有移動機器人小車完成上線操作以后就進入自動運行控制，在該狀態下每個小車都是獨立控制的，并通過無線通訊系統與流水線中控平臺計算機實現數據或信息的傳遞，實時傳送移動機器人小車的位置和故障信息，以及接收控制信號。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：本專利技術采用獨立可自行驅動控制的移動機器人小車運送工件，消除了傳統流水線上多工位之間的耦合，可實現靈活控制與工位配置，實現復雜的自動化加工工藝，并通過無線通訊技術實現了移動機器人小車和流水線中控平臺計算機之間的配合與通訊。附圖說明附圖1基于移動機器人小車的自動化流水線系統結構框圖；附圖2移動機器人小車控制實現方式的示意圖；附圖3流水線與移動機器人小車通訊框圖。圖1中附圖標記：1流水線平臺、2工位、3齒條、4電極、5移動機器人小車、6流水線中控平臺計算機、7無線通訊系統。具體實施方式本專利技術的具體思路如下：本專利技術是一種利用具備靈活獨立傳送能力的基于移動機器人小車的自動化流水線。該系統以移動機器人小車5作為待加工零件的運動載體，而不是傳統的統一的流水線上的傳送帶。在該系統中，每一個待加工的零件由一個具備自驅動運動的移動機器人小車5運載到各個加工操作的工位2，每個移動機器人小車5可以獨立運行控制運行速度和停止于工位2處。這樣整個流水線上根據每個工序加工時間不同可以設置不同數量的工位2，時間長的加工工序可以設置多個工位2，這樣就可以采用多臺移動機器人小車5同時運行，配合不同加工工藝時間，達到提供整個流水線效率的目的，并可根據不同產品的加工工藝需要靈活的設置不同的工藝流程，配合不同工序加工時間差本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于移動機器人的自動化流水線系統，包括流水線平臺和依次設置于流水線平臺一側或兩側的若干個工位；其特征在于，在流水線平臺表面沿其長度方向設置條形的移動供電系統的電極；該系統還包括多臺自驅動的移動機器人小車，以及流水線中控平臺計算機和無線通訊系統；所述移動機器人小車配置了伺服驅動系統、機器人控制器和移動供電系統的電刷，機器人控制器由其內置的無線通訊模塊經無線通訊系統與流水線中控平臺計算機實現數據交換；移動機器人小車與流水線平臺之間具有如下的連接關系：安裝在移動機器人小車上的移動供電電刷與設于流水線平臺表面的移動供電系統的電極保持緊密接觸；且(1)在流水線平臺上設置長齒條，移動機器人小車底部設有與齒條相互嚙合的齒輪，齒輪是由伺服驅動系統驅動的；或者，(2)在流水線平臺上設置限位條或限位槽，移動機器人小車底部設有多個車輪，以及與限位條或限位槽相適應的限位結構，車輪是由伺服驅動系統驅動的。

【技術特征摘要】
1.一種基于移動機器人的自動化流水線系統，包括流水線平臺和依次設置于流水
線平臺一側或兩側的若干個工位；其特征在于，在流水線平臺表面沿其長度方向設置條
形的移動供電系統的電極；該系統還包括多臺自驅動的移動機器人小車，以及流水線中
控平臺計算機和無線通訊系統；
所述移動機器人小車配置了伺服驅動系統、機器人控制器和移動供電系統的電刷，
機器人控制器由其內置的無線通訊模塊經無線通訊系統與流水線中控平臺計算機實現
數據交換；
移動機器人小車與流水線平臺之間具有如下的連接關系：
安裝在移動機器人小車上的移動供電電刷與設于流水線平臺表面的移動供電系統
的電極保持緊密接觸；且
(1)在流水線平臺上設置長齒條，移動機器人小車底部設有與齒條相互嚙合的齒
輪，齒輪是由伺服驅動系統驅動的；或者，
(2)在流水線平臺上設置限位條或限位槽，移動機器人小車底部設有多個車輪，
以及與限位條或限位槽相適應的限位結構，車輪是由伺服驅動系統驅動的。
2.根據權利要求1所述的自動化流水線系統，其特征在于，在每個移動機器人小
車上設置三個光電傳感器，分別是減速傳感器、停止傳感器和啟動傳感器，并在每個工
位出對應安裝三個傳感器的觸發模塊；所述機器人控制器內置能夠與光電傳感器進行通
訊的信號輸入模塊。
3.根據權利要求1或2所述的自動化流水線系統，其特征在于，所述流水線平臺
具有上下兩層結構，其中上層為工位操作平臺，下層為移動機器人小車的返回平臺；在
流水線平臺的起始端和末端各設一個升降...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭勇剛，韋巍，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33