自主移动式机器人铣削加工平台及其控制方法

技术领域

本发明涉及机器人铣削加工技术领域，具体地，涉及一种自主移动式机器人铣削加工平台及其控制方法。

背景技术

机器人由于其易编程、易拓展的优势大量运用于工业生产，大大提高了工作效率。机器人辅助铣削加工装备柔性高、可加工零件尺寸范围广，近年来，大量用于品种多批量小的零件高柔性制造，对于机器人辅助铣削加工的运用来说，其末端高精度找位与自适应编程是主要关键，其基本原理是通过人工示教或者测量的方式校准机器人的移动寻位精度，克服机器人绝对定位精度差的缺陷，大大提高机器人加工轨迹寻位映射的精度。

当前，针对大长型零件的加工主要采用大型龙门铣床或者多工位固定式加工机器人辅助加工的方式，成本高且不利于柔性拓展以及柔性生产，只能完成一定量的特定加工任务，无法适应机器人辅助铣削加工广泛应用的前景。

公开号为CN206937333U的专利文献公开了一种机器人柔性曲面铣削加工生产装置，包括：上料仓、下料仓、工作台、工具支架、工业机器人组件以及控制系统，其中，上下料仓用于存放毛坯件和加工件，工作台用于装夹工件和完成加工任务，工具支架用于放置电主轴和真空吸盘；工业机器人通过真空吸盘实现多规格工件的自动上下料，通过电主轴完成曲面铣削加工。但是该专利文献仍然存在只能完成一定量的特定加工任务的缺陷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自主移动式机器人铣削加工平台及其控制方法。

根据本发明提供的一种自主移动式机器人铣削加工平台，包括：AGV移动平台和可拓展柔性工装系统；

所述AGV移动平台包括平台车体、平台舵轮以及电控锁紧模块；所述平台舵轮和所述电控锁紧模块设置在所述平台车体上，所述平台车体通过所述平台舵轮移动，所述电控锁紧模块用于固定所述平台车体；所述平台车体上设置有加工装置；

所述可拓展柔性工装系统包括可扩展定位工装、工位面标定模块以及工位面区域标识模块；所述工位面标定模块设置在所述可扩展定位工装上，所述工位面区域标识模块设置在所述可扩展定位工装的一侧，所述可扩展定位工装用于放置工件。

优选的，所述加工装置包括基准底座和加工机器人；

所述加工机器人设置在所述基准底座上，所述基准底座设置在所述平台车体上。

优选的，所述加工装置还包括高速电主轴和刀具；

所述高速电主轴设置在所述加工机器人的加工端，所述刀具设置在所述高速电主轴上。

优选的，所述加工装置还包括辅助扫描测量头；

所述辅助扫描测量头设置在所述加工机器人的加工端。

优选的，所述加工装置还包括微量润滑喷头和微量润滑装置；

所述微量润滑喷头设置在所述加工机器人的加工端，所述微量润滑装置设置在所述平台车体上，所述微量润滑装置与所述微量润滑喷头连通设置。

优选的，所述加工装置还包括机器人控制器和车体运动控制器；

所述机器人控制器和所述车体运动控制器设置在所述平台车体上；

所述机器人控制器与所述加工机器人电连接，所述车体运动控制器与所述平台舵轮、所述电控锁紧模块电连接。

优选的，所述加工装置还包括控制中心组件；

所述控制中心组件与所述机器人控制器、所述车体运动控制器电连接。

优选的，所述加工装置还包括电控柜；

所述电控柜与所述控制中心组件、所述机器人控制器、所述车体运动控制器电连接。

优选的，所述可扩展定位工装包括工位面区域标识模块标识的可吸附地面和标识线；

所述标识线设置在所述可吸附地面周围，所述标识线用于标识AGV移动平台的停位工作区域。

本发明还提供一种自主移动式机器人铣削加工平台的控制方法，用于上述的自主移动式机器人铣削加工平台，具体包括如下步骤：

步骤1：通过加工装置的控制中心组件获取AGV移动平台、可拓展柔性工装系统以及工件的数模，根据获取的数模制定AGV移动平台的移动策略、加工装置的加工机器人的初始加工程序；

步骤2：根据步骤1中制定的AGV移动平台的移动策略，通过加工装置的控制中心组件和车体运动控制器控制平台舵轮，通过平台舵轮驱动AGV移动平台移动至工位面区域标识模块标定的加工停位区域；

步骤3：在AGV移动平台到达指定加工工位后，通过加工装置的控制中心组件和车体运动控制器控制平台舵轮，通过平台舵轮将AGV移动平台降下并放置于地面上，并控制电控锁紧模块将AGV移动平台自动锁紧在地面上；

步骤4：当AGV移动平台移动布置在当前加工位后，依据加工装置的加工机器人的加工程序，通过控制中心组件控制加工装置的机器人控制器启动，通过机器人控制器控制加工机器人运动带动末端的加工装置的辅助扫描测量头移动到当前加工位对应的工位面标定模块处，通过控制中心组件控制辅助扫描测量头启动扫描，并通过机器人控制器控制加工机器人运动带动末端的辅助扫描测量头完成对当前加工位对应的工位面标定模块及与工位面标定模块相邻近工件部分区域的扫描测量；

步骤5：通过控制中心组件获取存储在扫描视界中的工位面标定模块测量点云数据，通过工位面标定模块测量点云数据与加工机器人扫描测量程序对应的标定模块理论数模进行匹配，获取当前实物标定模块相对当前加工机器人视界下标定模块理论数模的偏移量；

步骤6：依据工装上的实物标定模块偏移量，通过控制中心组件获得更新后的工件加工位姿，并依据更新的工件加工位姿修正加工机器人的加工程序，根据修正后的加工程序对工件进行加工；

步骤7：当前加工位加工完成后，通过控制中心组件控制AGV移动平台移动至下一加工位，通过对工位面标定模块的扫描测量与加工机器人位姿自主找正，更新当前加工位加工机器人的铣削加工程序，控制加工机器人完成下一加工位处的加工任务。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明针对移动式铣削加工机器人加工精度低、依赖高精度定位底盘的瓶颈，提出一种自主移动式机器人铣削加工平台，并依据大长型零件多工位加工过程，提出了自主移动机器人铣削加工智能控制方法，在实现大长型零件高精度柔性多工位加工的同时大大降低了移动式机器人铣削加工平台的单机尺寸及制造成本；

2、本发明针对大长型零件加工提出一种柔性自主移动式机器人铣削加工平台，可自主布置加工位，适用于大型零件移动式加工，降低了专机尺寸和成本；

3、本发明采用机器人末端扫描测量的自主找正方式，可以自主识别加工位并自主找正机器人当前加工位置，不需要精度高的移动车体即可实现非精准定位自主移动下的加工平台找正与零件铣削加工程序更新，改变以绝对定位精度加工的方式，提高机器人铣削加工精度，本发明在提高移动式机器人加工精度的同时，可以大大降低单机成本；

4、本发明采用可拓展柔性工装系统组成，结合自主移动式AGV移动平台，可自由组合，适用不同大小零件的多工位加工；同时，由于自主移动式机器人铣削加工平台不需要精准定位，不依赖特定的轨道，可以大大提高柔性组线的效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的自主移动式机器人铣削加工平台的结构示意图；

图2为本发明的AGV移动平台和可扩展定位工装的立体结构示意图。

图中示出：

AGV移动平台1加工机器人302

平台车体101 高速电主轴303

平台舵轮102 刀具304

电控锁紧模块103 辅助扫描测量头305

可拓展柔性工装系统2 微量润滑喷头306

可扩展定位工装201 微量润滑装置307

可吸附地面2011机器人控制器308

标识线2012车体运动控制器309

工位面标定模块202 控制中心组件310

工位面区域标识模块203 电控柜311

加工装置3 工件4

基准底座301

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供一种自主移动式机器人铣削加工平台，包括：AGV移动平台1和可拓展柔性工装系统2，AGV移动平台1包括平台车体101、平台舵轮102以及电控锁紧模块103，平台舵轮102和电控锁紧模块103设置在平台车体101上，平台车体101通过平台舵轮102移动，电控锁紧模块103用于固定平台车体101，平台车体101上设置有加工装置3。

可拓展柔性工装系统2包括可扩展定位工装201、工位面标定模块202以及工位面区域标识模块203；工位面标定模块202由刀具点位三向对标测量模块及空间立体扫描用标准体模块组成，用于校准和标定AGV移动平台1停位后加工装置3相对可拓展柔性工装系统2的位置；工位面标定模块202设置在可扩展定位工装201上，工位面区域标识模块203设置在可扩展定位工装201的一侧；工位面区域标识模块203由绘制在地面的区域框线和识别码组成，用于标识AGV移动平台1运动停位点位和工作位；工位面标定模块202与工位面区域标识模块203配对使用，分布于可扩展定位工装201周围；可扩展定位工装201用于放置工件4。

可扩展定位工装201包括工位面区域标识模块203标识的可吸附地面2011和标识线2012，吸附地面2011由位于地面内的高精度水平工作台组成，标识线2012设置在可吸附地面2011周围，用于标识AGV移动平台1的停位工作区域。

加工装置3包括基准底座301和加工机器人302，加工机器人302设置在基准底座301上，基准底座301设置在平台车体101上。

加工装置3还包括高速电主轴303和刀具304，高速电主轴303设置在加工机器人302的加工端，刀具304设置在高速电主轴303上。加工装置3还包括辅助扫描测量头305，辅助扫描测量头305设置在加工机器人302的加工端。

加工装置3还包括机器人控制器308和车体运动控制器309，机器人控制器308和车体运动控制器309设置在平台车体101上，机器人控制器308与加工机器人302电连接，车体运动控制器309与平台舵轮102、电控锁紧模块103电连接。加工装置3还包括控制中心组件310，控制中心组件310与机器人控制器308、车体运动控制器309电连接。加工装置3还包括电控柜311，电控柜311与控制中心组件310、机器人控制器308、车体运动控制器309电连接。

加工装置3还包括微量润滑喷头306和微量润滑装置307，微量润滑喷头306设置在加工机器人302的加工端，微量润滑装置307设置在平台车体101上，微量润滑装置307与微量润滑喷头306连通设置。

本实施例还提供一种自主移动式机器人铣削加工平台的控制方法，用于上述的自主移动式机器人铣削加工平台，具体包括如下步骤：

步骤1：通过加工装置3的控制中心组件310获取AGV移动平台1、可拓展柔性工装系统2以及工件4的数模，根据获取的数模制定AGV移动平台1的移动策略、加工装置3的加工机器人302的加工程序。

步骤2：根据步骤1中制定的AGV移动平台1的移动策略，通过加工装置3的控制中心组件310和车体运动控制器309控制平台舵轮102，通过平台舵轮102驱动AGV移动平台1移动至工位面区域标识模块203标定的加工停位区域。

步骤3：在AGV移动平台1到达指定加工工位后，通过加工装置3的控制中心组件310和车体运动控制器309控制平台舵轮102，通过平台舵轮102将AGV移动平台1降下并放置于地面上，并控制电控锁紧模块103将AGV移动平台1自动锁紧在地面上；

AGV移动平台1停位精度校准和标定过程：首先，控制中心组件310依据工位面区域标识模块203标识的点位信息制定的AGV移动平台1的移动策略，控制AGV移动平台1运动至工位面区域标识模块203标识区域，实现初始定点停位；然后，控制中心组件310控制加工装置3的加工机器人302带动末端刀具304运动至工位面标定模块202中刀具点位三向对标测量模块的初始校准点位后停止；之后，控制中心组件310控制刀具点位三向对标测量模块分别测量当前刀具相对理论初始校准点位的三向偏移量，从而获得当前AGV移动平台1停位位置下加工装置3相对于工位面标定模块202的实际位置，加工机器人302依据测量的偏移量重置其相对于可扩展定位工装201及固结的工位面标定模块202的工作坐标系；由此，实现非精准移动AGV移动平台1加工点位的二次校准与标定。

步骤4：当AGV移动平台1移动布置在当前加工位后，依据加工装置3的加工机器人302的加工程序，通过控制中心组件310控制加工装置3的机器人控制器308启动，通过机器人控制器308控制加工机器人302运动带动末端的加工装置3的辅助扫描测量头305移动到当前加工位对应的工位面标定模块202处，通过控制中心组件310控制辅助扫描测量头305启动扫描，并通过机器人控制器308控制加工机器人302运动带动末端的辅助扫描测量头306完成对当前加工位对应的工位面标定模块202及与工位面标定模块202相邻近工件4部分区域的扫描测量。

步骤5：通过控制中心组件310获取存储在扫描视界中的工位面标定模块202测量点云数据，通过工位面标定模块202测量点云数据与加工机器人302扫描测量程序对应的标定模块理论数模进行匹配，获取当前实物标定模块相对当前加工机器人302视界下标定模块理论数模的偏移量；由此获得当前可扩展定位工装201上放置的工件4相对工位面标定模块202的偏移量，实现测量工件位姿的校准。

步骤6：依据工装上的实物标定模块偏移量，通过控制中心组件310获得更新后的工件4加工位姿，并依据更新的工件4加工位姿修正加工机器人302的加工程序，根据修正后的加工程序对工件4进行加工；

步骤7：当前加工位加工完成后，通过控制中心组件310控制AGV移动平台1移动至下一加工位，通过对工位面标定模块202的扫描测量与加工机器人302位姿自主找正，更新当前加工位加工机器人302的铣削加工程序，控制加工机器人302完成下一加工位处的加工任务。

实施例2：

本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。

本实施例提供一种自主移动式机器人铣削加工平台，包括AGV移动平台、可拓展柔性工装系统组成，其中，AGV移动平台包括AGV移动平台车体、AGV移动平台舵轮(可上下举升上方的加工平台，到位后，将加工平台放下置于地面)、电控锁紧模块(运动到位并放置地面后，自动锁紧加工平台)。

本实施例提供的自主移动式机器人铣削加工平台还包括移动平台车体上的加工平台基准底座、加工机器人、高速电主轴、刀具、辅助扫描测量头、微量润滑装置、微量润滑喷头、机器人控制器、车体运动控制中心、电控柜、控制中心；可拓展柔性工装系统包括可扩展定位工装、工位面标定模块、工件、工位面区域标识模块(包括可吸附地面、标识线)。

本实施例还提供一种自主移动式机器人铣削加工平台及其智能控制方法，首先，加工准备阶段，机器人铣削加工平台控制中心获取AGV移动平台、柔性工装系统及工件数模，根据前述数模制定AGV移动平台移动策略以及初始机器人加工程序；然后，机器人铣削加工平台控制中心依据AGV移动平台移动策略，通过车体运动控制中心控制AGV移动平台舵轮驱动AGV移动平台移动至工位面区域标识模块标定的加工停位区域；到达指定加工工位后，车体运动控制中心控制AGV移动平台舵轮将AGV移动平台降下并放置于地面上，然后控制电控锁紧模块将加工平台自动锁紧在地面上，以保证加工时的定位可靠；由此实现自主移动式机器人铣削加工平台柔性自主移动寻位以及加工位初始定位。

加工过程中，当AGV移动平台移动布置在当前加工位后，机器人铣削加工平台控制中心依据机器人加工程序控制机器人控制器启动，首先，机器人控制器控制加工机器人运动带动末端的辅助扫描测量装置移动到当前加工位对应的工位面标定模块处；然后，平台控制中心控制辅助扫描测量装置启动扫描，并通过机器人控制器控制加工机器人运动带动末端的辅助扫描测量装置完成对当前加工位对应的工位面标定模块的扫描测量，从而完成非精准定位无预先标定下的标定模块扫描测量；机器人铣削加工平台控制中心获取存储在扫描视界中的标定模块测量点云数据，通过标定模块测量点云数据与机器人扫描测量程序对应的标定模块理论数模进行匹配，获得当前实物标定模块相对当前机器人视界下标定模块理论数模的偏移量，进而实现非精准定位加工机器人的位姿找正；在此基础上，机器人铣削加工平台控制中心依据工装上的实物标定模块偏移量，获得更新后的零件加工位姿，并依据更新的零件加工位姿修正初始机器人加工程序，由此实现非精确定位铣削加工机器人自主找正后的铣削加工程序更新。

当前加工位加工完成后，机器人铣削加工平台控制中心控制AGV移动平台移动至下一加工位，通过标定模块的扫描测量与机器人位姿自主找正，更新当前加工位的铣削加工程序，进而控制加工机器人完成下一加工位处的加工任务，由此实现超大型零件的移动式机器人铣削高精度加工。

本发明在实现大长型零件高精度柔性多工位加工的同时大大降低了移动式机器人铣削加工平台的单机尺寸及制造成本。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。