本發(fā)明涉及一種自動(dòng)布線機(jī)布線機(jī)器人，屬于飛機(jī)制造裝備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

國(guó)內(nèi)飛機(jī)線束大多通過(guò)人工來(lái)布線，由于飛機(jī)上線纜眾多，且隨著飛機(jī)功能的不斷豐富，飛機(jī)的電氣系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，飛機(jī)上線纜的數(shù)量劇增，人工布線需要大量人力，同時(shí)需要操作人員有較高的技術(shù)能力，操作繁瑣且易出錯(cuò)。因此，急需一種飛機(jī)線束的全自動(dòng)布線設(shè)備。

申請(qǐng)?zhí)枮?0141023402的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種飛機(jī)電纜導(dǎo)線束自動(dòng)布線系統(tǒng)及其布線方法，可以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)線束的機(jī)器布線。上述申請(qǐng)劃線機(jī)器人采用X、Y、Z軸三個(gè)方向分別控制移動(dòng)的方式，自由度不夠且移動(dòng)不靈活。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明提供一種自動(dòng)布線機(jī)布線機(jī)器人，其結(jié)合取料、布線功能于一體，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)線束的全自動(dòng)布線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，大大降低人力成本，提高布線效率和準(zhǔn)確度。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種自動(dòng)布線機(jī)布線機(jī)器人，包括六自由度機(jī)械臂以及安裝在六自由度機(jī)械臂端部的多功能機(jī)械手；所述多功能機(jī)械手包括布線頭、抓取頭、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及攝像機(jī)；布線頭和抓取頭分別固定在轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的底面和內(nèi)側(cè)面上且位置相互垂直，轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接在轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)外側(cè)面，轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，使布線頭和抓取頭可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)換位置；攝像機(jī)通過(guò)連接板固定在轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)上方且位于多功能機(jī)械手頂部，攝像機(jī)用于對(duì)多功能機(jī)械手的工作情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步地，所述抓取頭端部設(shè)有氣動(dòng)夾取爪。

進(jìn)一步地，所述布線頭整體為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部為走線通道，走線通道上端與其相垂直方向設(shè)有進(jìn)線口，走線通道另一端設(shè)有出現(xiàn)口。

本發(fā)明采用六自由度機(jī)械臂及多功能機(jī)械手配合，線路控制性強(qiáng)，布線靈活，且多功能機(jī)械手的設(shè)計(jì)能將取料、布線通過(guò)一個(gè)機(jī)械手完成，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明飛機(jī)線束自動(dòng)布線機(jī)軸測(cè)圖；

圖2為多功能機(jī)械手軸測(cè)圖；

圖3為多功能機(jī)械手主視圖；

圖4為多功能機(jī)械手右視圖；

圖5為多功能機(jī)械手左視圖；

圖6為飛機(jī)線束自動(dòng)布線機(jī)料庫(kù)軸測(cè)圖；

圖7為飛機(jī)線束自動(dòng)布線機(jī)料庫(kù)主視圖；

圖8為飛機(jī)線束自動(dòng)布線機(jī)線盤(pán)架軸測(cè)圖；

圖9為飛機(jī)線束自動(dòng)布線機(jī)卡線機(jī)構(gòu)軸測(cè)圖；

圖10為飛機(jī)線束自動(dòng)布線機(jī)送線機(jī)構(gòu)軸測(cè)圖。

圖中：

1-料庫(kù)，2-滑臺(tái)，3-自動(dòng)送線器，4-自動(dòng)布線機(jī)布線機(jī)器人，5-多功能機(jī)械手，6-光學(xué)線號(hào)識(shí)別及記米器，7-連接架，8-工作臺(tái)；

11-儲(chǔ)料盤(pán)，12-裝料氣缸，13-送料氣缸，14-線盤(pán)架，15-布線柱插盤(pán)，16-儲(chǔ)料座，17-裝料軌道，18-送料軌道，19-基座，22-卡扣板；

141-線盤(pán)架固定座，142-線軸，143-卡爪，144-滑塊，145-彈簧限位機(jī)構(gòu)，146-卡線機(jī)構(gòu)；1461-卡線機(jī)構(gòu)支撐架，1462-收線口，1463-吐線口，1464-卡線塊，1465-過(guò)線孔；

301-送線輪，302-送線輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，303-固定架，304-限位塊，305-裁線刀，306-裁線刀架；307-送線機(jī)構(gòu)底座；

501-布線頭，502-進(jìn)線口，503-走線通道，504-出線口，505-抓取頭，506-轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，507-轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)，508-攝像機(jī)，509-夾取爪。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明的技術(shù)方案：

如圖1所示，一種飛機(jī)線束自動(dòng)布線機(jī)，包括料庫(kù)1、滑臺(tái)2、自動(dòng)送線器3、自動(dòng)布線機(jī)布線機(jī)器人4、光學(xué)線號(hào)識(shí)別及計(jì)米器6、連接架7、工作臺(tái)8、上位機(jī)。料庫(kù)1安裝在連接架7上，工作臺(tái)8安裝在連接架7前端，滑臺(tái)2滑動(dòng)連接在工作臺(tái)8上，其可在工作臺(tái)8臺(tái)面上演沿工作臺(tái)8滑軌滑動(dòng)，自動(dòng)布線機(jī)布線機(jī)器人4安裝在滑臺(tái)2上，自動(dòng)布線機(jī)布線機(jī)器人4由六自由度機(jī)械臂和多功能機(jī)械手5組成，自動(dòng)送線器3安裝在滑臺(tái)2上，自動(dòng)送線器3前端與料庫(kù)1的送料軌道16對(duì)接，光學(xué)線號(hào)識(shí)別及計(jì)米器6安裝在滑臺(tái)2上且位于自動(dòng)送線器3后方。

自動(dòng)布線機(jī)布線機(jī)器人4包括固定在滑臺(tái)2上的六自由度機(jī)械臂以及安裝在六自由度機(jī)械臂端部的多功能機(jī)械手5，如圖2至圖5所示，多功能機(jī)械手5包括布線頭501、抓取頭505、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506、轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)507以及攝像機(jī)508。布線頭501和抓取頭505分別固定在轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506的底面和內(nèi)側(cè)面上且位置相互垂直，轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)507固定在轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)外側(cè)面，其驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506轉(zhuǎn)動(dòng)，使布線頭501和抓取頭505可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)換位置；抓取頭505端部設(shè)有氣動(dòng)夾取爪509；攝像機(jī)508通過(guò)連接板固定在轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)50上方，位于機(jī)械手5頂部。布線頭501用于提取自動(dòng)送線器3輸送過(guò)來(lái)的線纜并在工作臺(tái)8上進(jìn)行布線，布線頭501整體為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部為走線通道503，走線通道503上端與其想垂直方向設(shè)有進(jìn)線口502，走線通道503另一端設(shè)有出現(xiàn)口504。抓取頭505用于抓取布線所需的線纜源頭固定柱、繞線柱及線纜源尾固定柱等布線柱并將布線柱插入工作臺(tái)8上的指定固定孔。攝像機(jī)8用于對(duì)多功能機(jī)械手的工作情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)布線頭501是否成功拾起線纜、抓取頭505是否準(zhǔn)確抓取布線柱、布線頭501是否按規(guī)定線路布線等，上位機(jī)將檢測(cè)圖像進(jìn)行處理，一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)械手工作出錯(cuò)，可立即處置。

如圖6至圖9所示，料庫(kù)1包括固定在連接架7上的儲(chǔ)料裝載機(jī)構(gòu)以及安裝在儲(chǔ)料裝載機(jī)構(gòu)上的線盤(pán)架14、布線柱插盤(pán)15、裝料氣缸12、送料氣缸13、裝料軌道17以及送料軌道18。儲(chǔ)料裝載機(jī)構(gòu)包括基座19、裝料軌道17、送料軌道18、儲(chǔ)料盤(pán)11、儲(chǔ)料座16；其中，基座19固定在連接架7上，儲(chǔ)料盤(pán)11通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在基座19上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，儲(chǔ)料座16均勻布置在儲(chǔ)料盤(pán)11圓周上，裝料軌道17與送料軌道18分別固定在基座19圓周上且裝料軌道17與送料軌道18成90°夾角分布，送料軌道18的軌道外端與自動(dòng)送線器3對(duì)接；裝料軌道17與送料軌道18高度相同，均與固定在儲(chǔ)料盤(pán)11上的儲(chǔ)料座16高度平齊，且裝料軌道17級(jí)送料軌道18的軌道內(nèi)端均可與相對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)料座16對(duì)接。

如圖6，根據(jù)實(shí)際布線需要，將一定數(shù)量的線盤(pán)架14和一定數(shù)量的布線柱插盤(pán)15安裝在儲(chǔ)料盤(pán)11上；線盤(pán)架14用于安裝線盤(pán)，布線柱插盤(pán)15用于放置布線所需要的線纜源頭固定柱、繞線柱及線纜源尾固定柱等。裝料氣缸12和送料氣缸13的氣缸軸前端均固定有卡口板，用于與線盤(pán)架或布線柱插盤(pán)15卡接。線盤(pán)架14可以從儲(chǔ)料盤(pán)16滑動(dòng)至自動(dòng)送線器3。

如圖8所示，線盤(pán)架14包括線盤(pán)架固定座141、線軸142、卡爪143、滑塊144、彈簧限位機(jī)構(gòu)145、卡線機(jī)構(gòu)146及卡口147。其中，線軸142固定在線盤(pán)架固定座141的立板上，線軸142前端固定卡爪143，滑塊144固定在線盤(pán)架固定座141底板下方，彈簧限位機(jī)構(gòu)145設(shè)置在底板上，卡線機(jī)構(gòu)146固定在底板外側(cè)，卡口147固定在底板內(nèi)側(cè)端部，用于與裝料氣缸或送料氣缸上的卡口板連接。將線盤(pán)套在線軸142上并通過(guò)卡爪143限位，線纜頭從卡線機(jī)構(gòu)146穿出，線盤(pán)架14通過(guò)滑塊144與儲(chǔ)料座16連接。

如圖9所示，卡線機(jī)構(gòu)146包括卡線機(jī)構(gòu)支撐架1461、收線口1462、吐線口1463、卡線塊1464、過(guò)線孔1465。卡線機(jī)構(gòu)支撐架1461通過(guò)螺栓固定在線盤(pán)架固定座141底板上，吐線口1463和收線口1462分別設(shè)置在卡線機(jī)構(gòu)支撐架1461前后兩端，在吐線口1463和收線口1462之間還通過(guò)隔板設(shè)置過(guò)線孔1465，線盤(pán)上的線纜從收線口1462穿入，經(jīng)過(guò)過(guò)線孔1465后從吐線口1463穿出，過(guò)線孔1465可防止線纜松動(dòng)；卡線塊1464設(shè)置在吐線口1463和收線口1462之間的卡線機(jī)構(gòu)支撐架1461上，卡線塊1464為彈簧式結(jié)構(gòu)，可相對(duì)卡線機(jī)構(gòu)支撐架1461卡緊或彈出，當(dāng)卡線塊1464相對(duì)卡線機(jī)構(gòu)支撐架1461彈出時(shí)，可以卡住穿在吐線口1463和收線口1462之間的線纜。

如圖10所示，自動(dòng)送線器3包括送線器軌道以及固定在送線器軌道端部的送線機(jī)構(gòu)。送線機(jī)構(gòu)包括送線輪301、送線輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)302、固定架303、限位塊304、裁線刀305、裁線刀架306、送線機(jī)構(gòu)底座307。送線機(jī)構(gòu)底座307固定在滑臺(tái)2上且固定在送線器軌道端部。送線輪301為兩組，兩組送線輪分別通過(guò)送線輪支撐塊以送線器軌道中心線為對(duì)稱(chēng)軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置在送線輪底座307上，且兩組送線輪支撐塊可分別通過(guò)氣缸驅(qū)動(dòng)沿送線機(jī)構(gòu)底座307向兩側(cè)滑動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)兩組送線輪整體開(kāi)合，每組送線輪通過(guò)一個(gè)送線輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)302驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。送線輪301在送線輪支撐塊開(kāi)合下夾緊卡線機(jī)構(gòu)146過(guò)線孔1465兩端的線纜，并在送線輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)302驅(qū)動(dòng)下朝送線機(jī)構(gòu)前端旋轉(zhuǎn)，將夾持的線纜向前端輸送。固定架303設(shè)置在送線輪支撐塊前端，固定架303頂部設(shè)有可在氣缸驅(qū)動(dòng)下豎直向下伸縮的限位塊304。限位塊304正對(duì)卡線機(jī)構(gòu)146的卡線塊1464，限位塊304向下伸出，將卡線塊1464下壓，卡線塊1464相對(duì)卡線機(jī)構(gòu)支撐架1461呈卡緊狀態(tài)，使線纜可沿卡線機(jī)構(gòu)146輸送，當(dāng)限位塊304縮回，卡線塊1464向上彈回，卡住線纜。一對(duì)裁線刀架306固定在固定架303前端，其位于送線機(jī)構(gòu)的最前端，裁線刀架306可在氣缸驅(qū)動(dòng)下向兩側(cè)滑動(dòng)，裁線刀305固定在裁線刀架306內(nèi)側(cè)頂端，兩個(gè)刃口各固定在一個(gè)裁線刀架306上。裁線刀305位于卡線機(jī)構(gòu)146的吐線口1463前方，裁線刀架306在氣缸驅(qū)動(dòng)下閉合，使裁線刀305兩刃口閉合，將吐線口吐出的線纜裁斷。

以下簡(jiǎn)要介紹飛機(jī)線束自動(dòng)布線機(jī)的工作過(guò)程：

首先進(jìn)行料庫(kù)1上料工作，將線盤(pán)架14和布線柱插盤(pán)15預(yù)先安裝在料庫(kù)儲(chǔ)料盤(pán)11上；根據(jù)實(shí)際飛機(jī)線束布線需要，上位機(jī)計(jì)算所需的線纜型號(hào)、數(shù)量以及布線柱類(lèi)型、數(shù)量；開(kāi)始上料，操作人員根據(jù)上位機(jī)下達(dá)的任務(wù)將線盤(pán)和各類(lèi)布線柱通過(guò)裝料軌道17安裝到線盤(pán)架14和布線柱插盤(pán)15上，工作人員及完成了上料工作。

開(kāi)始布線，上位機(jī)規(guī)劃線束的布線線路，料庫(kù)1根據(jù)指令將指定的布線柱插盤(pán)15推送至自動(dòng)送線器3，多功能機(jī)械手5抓取指定的布線柱，上位機(jī)控制滑臺(tái)2按規(guī)劃的布線線路移動(dòng)到預(yù)定位置，布線機(jī)器人4將布線柱放置在工作臺(tái)8上的相應(yīng)位置，工作臺(tái)8上設(shè)有陣列的固定孔，用于固定布線柱；滑臺(tái)2繼續(xù)按線路向前滑動(dòng)，每到一處預(yù)定位置，機(jī)械手就從自動(dòng)送線器3抓取所需的布線柱放置到工作臺(tái)8相應(yīng)位置，如果當(dāng)前布線柱插盤(pán)15上的布線柱用完，滑臺(tái)2返回初始位置，料庫(kù)1將當(dāng)前布線柱插盤(pán)15收回并推送來(lái)新的布線柱插盤(pán)15，繼續(xù)抓取和放置過(guò)程，直至完成所有布線柱的放置工作。

滑臺(tái)2返回初始位置，料庫(kù)將布線柱插盤(pán)15收回，根據(jù)上位機(jī)的布線指令，將裝載有所需線盤(pán)的線盤(pán)架14推送至自動(dòng)送線器3，自動(dòng)送線器3輸送線纜，布線機(jī)器人4拾取線纜并將線纜拉至光學(xué)線號(hào)識(shí)別及計(jì)米器6進(jìn)行線號(hào)識(shí)別，上位機(jī)根據(jù)識(shí)別的線號(hào)規(guī)劃該線纜的布線線路，滑臺(tái)2根據(jù)布線線路移動(dòng)，過(guò)功能機(jī)械手5將線纜首先通過(guò)線纜源頭固定柱卡緊固定，隨著滑臺(tái)2的移動(dòng)，多功能機(jī)械手5將線纜依次繞過(guò)線路上的繞線柱進(jìn)行布線，光學(xué)線號(hào)識(shí)別及計(jì)米器6全程監(jiān)控線纜輸出長(zhǎng)度，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定長(zhǎng)度，送線機(jī)構(gòu)裁斷輸送線纜，多功能機(jī)械手5繼續(xù)布線直至到達(dá)線路終止位置并通過(guò)線纜源尾固定柱將線纜卡緊；由此完成一條線纜的布線，滑臺(tái)2返回初始位置，進(jìn)入下一線纜的布線循環(huán)，直到所有線纜布線完成，將布好的線纜打捆成線束，即完成了線束的自動(dòng)布線過(guò)程。

以下簡(jiǎn)要介紹本發(fā)明自動(dòng)布線機(jī)布線機(jī)器人的工作原理：

當(dāng)布線柱插盤(pán)15被推送至自動(dòng)送線器的送線器軌道上后，六自由度機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)多功能機(jī)械手到達(dá)指定位置，機(jī)械手5的抓取頭505朝下，抓取布線柱插盤(pán)15上的線纜源頭固定柱，隨著滑臺(tái)2移動(dòng)到工作臺(tái)8上方適當(dāng)位置，抓取頭505將抓取的線纜源頭固定柱插入工作臺(tái)上預(yù)設(shè)位置的固定孔內(nèi)，隨著滑臺(tái)2向前移動(dòng)，抓取頭505抓取下一位置所需布線柱放置在預(yù)定位置，統(tǒng)一，抓取頭505依次根據(jù)滑臺(tái)2位置抓取所需的線纜源頭固定柱、繞線柱或線纜源尾固定柱并放置在工作臺(tái)8的預(yù)設(shè)位置。布線柱全部放置完畢，滑臺(tái)2返回起始位置，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506將布線頭501轉(zhuǎn)換到原抓取頭505位置，如果出線口504朝下，滑臺(tái)2上設(shè)有圓孔，可使出線口504插入圓孔內(nèi)，直至進(jìn)線口502對(duì)準(zhǔn)卡接在自動(dòng)送線器3的卡線機(jī)構(gòu)146的吐線口1463，線纜從進(jìn)線口502進(jìn)入布線頭501，經(jīng)過(guò)走線通道503后從出線口504伸出，滑臺(tái)2移動(dòng)至該線纜的預(yù)設(shè)布線起始位置，機(jī)械手開(kāi)始布線，從出線口502輸出的線纜經(jīng)過(guò)線纜源頭固定柱固定，然后按照預(yù)設(shè)的布線線路，依次繞過(guò)所經(jīng)的繞線柱，完成走線后到達(dá)終止位置并通過(guò)線纜源尾固定柱，即完成該線纜的一次布線。攝像機(jī)8全程對(duì)多功能機(jī)械手的工作情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)布線頭501是否成功拾起線纜、抓取頭505是否準(zhǔn)確抓取布線柱、布線頭501是否按規(guī)定線路布線等，上位機(jī)將檢測(cè)圖像進(jìn)行處理，一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)械手工作出錯(cuò)，可立即處置。