本發(fā)明其涉及一種機(jī)器人纖維纏繞工作站，屬于工業(yè)機(jī)器人纖維纏繞技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
纖維纏繞復(fù)合材料管件（管道、三通、彎頭）及容器（氣瓶、儲(chǔ)罐）具有比剛度大、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、易成型、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此已在航空航天、汽車、船舶、海洋、石油天然氣、化工、輸配電等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用；目前，纖維纏繞復(fù)合材料管件采用的纏繞裝備還是落后的機(jī)械式纏繞機(jī)，但是手動(dòng)控制纖維紗，其本質(zhì)仍然是手工成型，這種成型方式存在諸多問(wèn)題：
（1）手工纏繞無(wú)法精確控制線型，無(wú)法保證制品得到設(shè)計(jì)要求的力學(xué)性能；
（2）設(shè)備的自由度低，因此只能實(shí)現(xiàn)環(huán)向纏繞，制品的軸向力學(xué)性能很差；
（3）手工纏繞無(wú)法控制含膠量，制品含膠量高，承壓能力差；
（4）無(wú)法快速更換芯模，需要人工更換；
（5）機(jī)械式纏繞機(jī)和控制系統(tǒng)之間通過(guò)電線連接，現(xiàn)場(chǎng)的工作情況必須工作人員現(xiàn)場(chǎng)查看及操作，無(wú)法遠(yuǎn)程檢測(cè)及控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種機(jī)器人纖維纏繞工作站，不僅僅可實(shí)現(xiàn)纖維纏繞復(fù)合材料管道，還能實(shí)現(xiàn)纖維纏繞復(fù)合材料異型管件（三通、彎頭）及容器（氣瓶、儲(chǔ)罐）的纏繞成型，而且還解決了現(xiàn)場(chǎng)控制柜的線路亂、線型不準(zhǔn)確、芯模裝卸不便的問(wèn)題，其纖維纏繞工作站具有生產(chǎn)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、生產(chǎn)成本低、連續(xù)生產(chǎn)、成型質(zhì)量和加工環(huán)境優(yōu)等有點(diǎn)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
一種機(jī)器人纖維纏繞工作站，它由遠(yuǎn)程控制平臺(tái)和纖維纏繞機(jī)器人組等組成，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)包括遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程管理，以及電腦和交換機(jī)，纖維纏繞機(jī)器人組包括至少一臺(tái)纖維纏繞機(jī)器人和纖維纏繞機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)控制柜；遠(yuǎn)程控制平臺(tái)和纖維纏繞機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)控制柜之間通過(guò)交換機(jī)轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)并通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)；根據(jù)纖維纏繞需要，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)給現(xiàn)場(chǎng)控制柜控制發(fā)送控制指令，機(jī)器人的末端執(zhí)行器的三爪卡盤(pán)夾取相應(yīng)的芯模，進(jìn)行相應(yīng)纖維纏繞。
進(jìn)一步優(yōu)選，所述遠(yuǎn)程控制平臺(tái)的上位機(jī)為電腦。
進(jìn)一步優(yōu)選，所述遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)包括纏繞線型設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、軌跡優(yōu)化、虛擬驗(yàn)證和后處理功能。
進(jìn)一步優(yōu)選，所述遠(yuǎn)程檢測(cè)包括監(jiān)控模塊、纏繞過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)及安全監(jiān)測(cè)。
進(jìn)一步優(yōu)選，所述遠(yuǎn)程管理包括任務(wù)調(diào)配和生產(chǎn)管理。
進(jìn)一步優(yōu)選，所述纖維纏繞機(jī)器人組包括六自由度機(jī)器人、帶有三爪卡盤(pán)的末端執(zhí)行器和依次安裝在水平支架的導(dǎo)絲頭、膠槽、張力控制器和紗架。
進(jìn)一步優(yōu)選，所述纖維纏繞機(jī)器人的控制柜包括相互通訊的機(jī)器人控制單元和紗線張力控制單元；
所述機(jī)器人控制單元控制三抓卡盤(pán)的末端執(zhí)行器進(jìn)行芯模夾取、松開(kāi)；所述三爪卡盤(pán)的末端執(zhí)行器采用氣動(dòng)夾取、松開(kāi)；
所述機(jī)器人控制單元與六自由度機(jī)器人、導(dǎo)絲頭以及紗線張力控制單元連接并控制六自由度機(jī)器人、導(dǎo)絲頭和張力控制器采用纖維連續(xù)纏繞方式進(jìn)行纖維纏繞。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明的機(jī)器人纏繞工作站采用六自由度機(jī)器人進(jìn)行抓取芯模，不僅僅能夠?qū)?jiǎn)單的管道纏繞，還能夠?qū)Ξ愋凸芗ㄈ?、彎頭）及容器（氣瓶、儲(chǔ)罐）進(jìn)行纖維纏繞，并且機(jī)器人具有能夠高速、精確、穩(wěn)定運(yùn)行和運(yùn)行軌跡精確的特點(diǎn)，所以纏繞過(guò)程中芯模的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且纏繞精度高，從而纏繞完成的制品的線型平滑穩(wěn)定且強(qiáng)度高；由于機(jī)器人自由度高，不僅僅只實(shí)現(xiàn)環(huán)向纏繞，還能螺旋或者環(huán)向和螺旋交叉，所以制品的軸向力學(xué)性能好；遠(yuǎn)程控制平臺(tái)與纖維纏繞機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)控制柜之間通過(guò)以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，控制機(jī)器人，能夠遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)、纏繞線型設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、軌跡優(yōu)化、虛擬驗(yàn)證和后處理功能，任務(wù)調(diào)配和生產(chǎn)管理，以及纏繞過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)和安全監(jiān)測(cè)。本工作站的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單高效、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)以及節(jié)省原材料等。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明：
圖1是本發(fā)明的機(jī)器人纖維纏繞工作站結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1.遠(yuǎn)程控制平臺(tái)，2.纖維纏繞機(jī)器人組，3.遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)，4.遠(yuǎn)程管理，5.遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，6.纖維纏繞機(jī)器人，7.纖維纏繞機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)控制柜，8.線型設(shè)計(jì)，9.工藝設(shè)計(jì)，10.軌跡優(yōu)化，11.虛擬驗(yàn)證，12.后處理，13.監(jiān)控模塊，14.纏繞過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，15.故障檢測(cè)，16.安全監(jiān)測(cè)，17.任務(wù)調(diào)配，18.生產(chǎn)管理，19.末端執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，20.帶三抓卡盤(pán)的末端執(zhí)行器，21.導(dǎo)絲頭，22.膠槽，23.張力控制器，24.紗架，25.電腦，26.交換機(jī)，27.六自由度機(jī)器人。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖1與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
一種機(jī)器人纖維纏繞工作站，它由遠(yuǎn)程控制平臺(tái)1和纖維纏繞機(jī)器人組2構(gòu)成，其特征在于，所述遠(yuǎn)程控制平臺(tái)1包括遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)3、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)5和遠(yuǎn)程管理4，以及電腦25和交換機(jī)26，所述纖維纏繞機(jī)器人組2包括至少一臺(tái)纖維纏繞機(jī)器人6和纖維纏繞機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)控制柜7；遠(yuǎn)程控制平臺(tái)1和纖維纏繞機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)控制柜7之間通過(guò)交換機(jī)26轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)并通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)；根據(jù)纖維纏繞需要，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)1通過(guò)以太網(wǎng)給現(xiàn)場(chǎng)控制柜7控制發(fā)送控制指令，末端執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)器19驅(qū)動(dòng)帶有三爪卡盤(pán)的末端執(zhí)行器20夾取相應(yīng)的芯模，進(jìn)行相應(yīng)纖維纏繞。
所述遠(yuǎn)程控制平臺(tái)1的上位機(jī)為電腦25。
所述遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)3包括線型設(shè)計(jì)8、工藝設(shè)計(jì)9、軌跡優(yōu)化10、虛擬驗(yàn)證11和后處理12功能。
所述遠(yuǎn)程檢測(cè)5包括監(jiān)控模塊13、纏繞過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)14、故障檢測(cè)15及安全監(jiān)測(cè)16。
所述遠(yuǎn)程管理4包括任務(wù)調(diào)配17和生產(chǎn)管理18。
所述纖維纏繞機(jī)器人組6包括六自由度機(jī)器人27、帶有三爪卡盤(pán)的末端執(zhí)行器20和依次安裝在水平支架的導(dǎo)絲頭21、膠槽22、張力控制器23和紗架24。
所述纖維纏繞機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)控制柜7包括相互通訊的機(jī)器人控制單元和相互通訊的末端執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)器19；
所述機(jī)器人控制單元控制帶有三爪卡盤(pán)的末端執(zhí)行器20進(jìn)行芯模夾取、松開(kāi)；所述帶有三爪卡盤(pán)的末端執(zhí)行器20采用氣動(dòng)夾取、松開(kāi)；
所述六自由度機(jī)器人27采用連續(xù)纖維纏繞方式進(jìn)行纖維纏繞。