專利名稱：緊湊的涂裝室及方法
緊湊的涂裝室及方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求分別于2008年6月5日和2008年6月6日申請(qǐng)、編號(hào)分別為 61/059，170和61/059，555的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。每件上述申請(qǐng)的內(nèi)容以參引的方式全部合并于本申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
用于機(jī)動(dòng)車涂裝的涂料或覆層涂敷在機(jī)動(dòng)車裝配廠中通常必需大型的、昂貴的裝 置。降低成本和提高工廠效率的持續(xù)努力導(dǎo)致需要增設(shè)較小的涂裝工廠，這是因?yàn)檩^小的 涂布裝置在操作期間通常比較大的裝置消耗更少的能量。而且，較小的涂布裝置增強(qiáng)了安 裝靈活性，提供了工廠地面面積的更大利用率。對(duì)質(zhì)量和環(huán)境的關(guān)注通常需要大型涂布裝置，大型涂布裝置具有用于涂敷不同涂 布層的分離室，例如，內(nèi)側(cè)涂料層與外側(cè)涂料層。例如，通常沿涂布裝置生產(chǎn)線分離地設(shè)置 內(nèi)側(cè)涂裝室和外側(cè)涂裝室。設(shè)置分離的內(nèi)側(cè)和外側(cè)室是為了確保在涂敷不同涂布層時(shí)，尤 其是在不同的層中涂敷不同的材料時(shí)，使覆層材料的噴濺降到最小。因此，在傳統(tǒng)上，內(nèi)側(cè) 和外側(cè)室彼此分離，并且包括分離的支持系統(tǒng)，例如覆層廢物處理機(jī)構(gòu)，涂敷機(jī)器人的手控 備份區(qū)等。因此，存在對(duì)如下涂布裝置的需求，即與具有分離室的常規(guī)涂布裝置相比，允許在 縮小的地板面積內(nèi)涂敷不同的涂布層和/或不同的覆層材料。


現(xiàn)在參照附圖，詳細(xì)地示出了典型的示例。雖然附圖表示了一些實(shí)例，但是，這些 附圖不是必須地按照比例繪制，并且，為了更好的例示和解釋本發(fā)明，某些特征可能被放 大、移除或者局部剖開。此外，這里提出的典型示例不是試圖窮盡或限制或者限定附圖中所 示出的和下述具體實(shí)施方式
中所揭示的精確的形式和構(gòu)造的主張。在附圖中圖IA示出了典型涂布裝置的軸測(cè)圖；圖IB示出了另一典型涂布裝置的軸測(cè)圖；圖IC示出了又一典型涂布裝置的軸測(cè)圖；圖ID示出了又一典型涂布裝置的軸測(cè)圖；圖2示出了位于典型涂布裝置內(nèi)的待涂車身的軸測(cè)圖，所述車身包括多個(gè)涂敷 區(qū)；圖3示出了用于將覆層材料涂敷到物體上的典型工序的工序流程圖；以及圖4示出了用于涂布裝置分級(jí)的典型工序的工序流程圖。
具體實(shí)施例方式這里揭示了涂布裝置的不同典型示例、將覆層材料涂敷到物體上的方法和涂布裝 置降級(jí)的方法，即在其中的一個(gè)機(jī)器人發(fā)生故障過(guò)程中再分配涂敷機(jī)器人的任務(wù)。這里所提供的涂布裝置實(shí)例通常包括機(jī)動(dòng)車裝配廠中的涂裝室，但是，也可能是更多種類的其他 應(yīng)用。一般地，涂布裝置或者涂裝室可能提供涂敷諸如底漆和中間涂層涂料的覆層材 料，涂敷機(jī)器人在涂布裝置或者涂裝室中將覆層材料同時(shí)涂敷到車身的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。典型 涂布裝置包括第一部分，其中，涂敷機(jī)器人定位于高、低軌道上，同時(shí)將底漆涂敷到車身上， 包括車身的內(nèi)側(cè)表面和外側(cè)表面。還可能包括第二部分，其中，中間涂層涂料材料同時(shí)涂敷 到機(jī)動(dòng)車車身的內(nèi)側(cè)表面和外側(cè)表面。如典型具體實(shí)施方式
所述，涂敷機(jī)器人在有些情況 下包括構(gòu)造成使涂敷機(jī)器人有選擇地作為開啟機(jī)器人操作的附屬部分。通過(guò)使涂敷機(jī)器人 有選擇地作為開啟機(jī)器人操作，可減少涂裝室內(nèi)的機(jī)器人總數(shù)。涂布裝置還可包括用于涂料涂敷廢物處理的擦洗器。涂料涂敷廢物處理限定在涂 裝室內(nèi)圍繞每個(gè)涂敷機(jī)器人的預(yù)定長(zhǎng)度。此外，揭示了在涂裝室內(nèi)涂敷物體(例如，機(jī)動(dòng)車車身)的方法。典型方法可包括 將第一涂料層同時(shí)涂敷到物體的第一和第二部分上，例如，物體的內(nèi)側(cè)表面和外側(cè)表面，接 著將第二涂料層同時(shí)涂敷到物體的第一和第二部分上。還揭示了用于使涂布裝置降級(jí)的方法。典型方法通常包括用于選擇替換機(jī)器人， 或者執(zhí)行以前分配給已經(jīng)發(fā)生故障(部分地或者全部地)機(jī)器人的任務(wù)的機(jī)器人。這些任 務(wù)或許是優(yōu)先的，例如，替換機(jī)器人可能在涂敷發(fā)動(dòng)機(jī)室之前涂敷汽車的外側(cè)，在涂敷門框 之前涂敷發(fā)動(dòng)機(jī)室。這樣，優(yōu)先完成高度可見或者勞動(dòng)密集的任務(wù)。例如，如果分配去涂敷 汽車外側(cè)的涂敷機(jī)器人不再可用，所述方法可將以前分配去涂敷門框的機(jī)器人再分配去涂 敷汽車的外側(cè)。如果涂敷機(jī)器人構(gòu)造成還用作開啟機(jī)器人，這個(gè)方法可進(jìn)一步增強(qiáng)成如果 分配到開啟任務(wù)的機(jī)器人不可用，涂敷機(jī)器人可以介入并且執(zhí)行開啟操作?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1A-1D，更詳細(xì)地描述了典型的涂布裝置或者涂裝室100。圖IA和IB 例示了車身200連續(xù)移動(dòng)地通過(guò)涂裝室的典型的線性涂布操作。當(dāng)車身200通過(guò)涂裝室， 多個(gè)機(jī)器人102a、b、c、d、e、f、g、h、i、j (統(tǒng)稱102)操作涂敷機(jī)動(dòng)車，包括其外側(cè)表面和內(nèi) 側(cè)表面。機(jī)器人102可包括任何適宜的覆層涂敷機(jī)器人，例如，多軸機(jī)器人(如6軸或者7 軸機(jī)器人)，所述多軸機(jī)器人能夠允許機(jī)器人執(zhí)行涂敷和/或配合涂敷操作的處理操作的 各種運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)。機(jī)器人102還可將例如底漆和中間涂層的不同類型的材料涂敷到車身 200上，以便影響整個(gè)覆層/涂漆操作。如圖所示，為了安裝裝配機(jī)器人102，設(shè)置了包括上 部軌道104和下部軌道106的軌道系統(tǒng)。具體地，上部軌道l(Ma、b (統(tǒng)稱104)可支撐6個(gè) 機(jī)器人10h、b、C、d、e和f沿通常平行于車身200的路徑的一般縱向方向移動(dòng)。可以理解 的是，可以使用少于6個(gè)機(jī)器人，涂裝室100內(nèi)的機(jī)器人數(shù)量可更少。如圖所示，機(jī)器人l(^a、b、d、g和j可以用諸如車身200的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面上底漆 的第一覆層材料涂布車身200。隨后，機(jī)動(dòng)車車身200沿箭頭103的方向前行通過(guò)涂裝室， 機(jī)器人102g、j、e、f和c可以用第二覆層材料涂敷車身200，例如著色中間涂層。如下面所 更詳細(xì)地描述的，機(jī)器人102可以構(gòu)造成既作為涂敷機(jī)器人也作為開啟機(jī)器人操作。而且， 當(dāng)涂敷完中間涂層后，另一機(jī)動(dòng)車車身(圖中未示出)可在室IOOa內(nèi)進(jìn)行底漆涂敷。圖1中所例示的涂敷機(jī)器人102通常構(gòu)造成當(dāng)車身200沿方向103通過(guò)涂裝室時(shí)， 將覆層材料涂敷到車身200上。機(jī)器人102中的每一個(gè)可以設(shè)有構(gòu)造成將涂料材料涂敷到 車身上的霧化噴嘴108。例如，美國(guó)專利6，189，804,6, 360，962和6，623，561中一般地提供了不同的霧化噴嘴，它們以參引的方式全部合并于本申請(qǐng)。霧化噴嘴還能夠?qū)⒉煌牟牧贤糠蟮轿矬w200上，甚至是連續(xù)地進(jìn)行涂敷。例如， 必要時(shí)，霧化噴嘴108能夠例如向車身200的一部分涂敷第一覆層材料，例如，向外側(cè)涂敷 底漆，隨后例如向車身200的另一部分涂敷第二覆層材料，例如向外側(cè)表面涂敷中間涂層。 美國(guó)專利申請(qǐng)12/300，741，即美國(guó)國(guó)家階段申請(qǐng)WO 2007/131636，中也提供了這種霧化噴 嘴的不同實(shí)施例，它們以參引的方式全部合并于本申請(qǐng)。因此，霧化噴嘴108在可不混合任 何在涂敷后仍保留在霧化噴嘴108內(nèi)的在先覆層材料的前提下涂敷第二覆層材料。這樣， 機(jī)器人102可在同一涂裝室IOOa將諸如涂料的不同覆層材料涂敷到車身200上。機(jī)器人 102甚至單個(gè)地能夠連續(xù)地涂敷不同的覆層材料；例如，既定機(jī)器人102可向既定車身或物 體涂敷底漆、中間涂層和透明涂層。作為該能力的一部分，霧化噴嘴108可包括清潔特征。例如，如圖IB所最佳示出 的那樣，機(jī)器人102具有配合的清潔洗滌筒體112。清潔洗滌筒體112允許霧化噴嘴108插 入筒體112中使清洗液體循環(huán)通過(guò)霧化噴嘴108，從而一般地完全去除進(jìn)行涂敷后殘留在 霧化噴嘴108內(nèi)的微量覆層材料。各種機(jī)器人102可受到與涂裝室配合的中央運(yùn)動(dòng)控制器(圖中未示出)的控制。 例如，在涂敷操作過(guò)程中，所設(shè)置的移動(dòng)控制器通常可向機(jī)器人102提供關(guān)于運(yùn)動(dòng)的指令。 應(yīng)當(dāng)理解的是，這些指令可基于機(jī)動(dòng)車車身200的詳情輸入。而且，控制器還可包括計(jì)算 機(jī)可讀介質(zhì)，該介質(zhì)包括執(zhí)行作為這里所論述工序和方法的一部分的不同任務(wù)的可執(zhí)行指 令。如上所述，室IOOa包括軌道系統(tǒng)，所述軌道系統(tǒng)包括上部軌道104和下部軌道 106，而上部軌道104和下部軌道106通常允許在室IOOa內(nèi)的不同位置有選擇地布置機(jī)器 人102，從而涂敷涂布層和/或施加其他功能，如，開啟機(jī)動(dòng)車的封閉面板。上部軌道104和 下部軌道106中的每一個(gè)均通常沿平行于待涂敷物體通過(guò)涂裝室時(shí)所限定的路徑延伸。這 樣，每個(gè)機(jī)器人可緊固到相應(yīng)的軌道104或106上以便沿軌道運(yùn)動(dòng)。為涂敷不同的覆層材料，例如涂料，機(jī)器人通?？蛇M(jìn)行分組。在另一實(shí)施例中，機(jī) 器人102a、102d和102i可協(xié)作地將第一底漆涂敷到車身200的內(nèi)側(cè)和外側(cè)部分。而且，機(jī) 器人102b、102g和102 j可分成一組，將涂料的底層涂敷到車身200的發(fā)動(dòng)機(jī)艙(內(nèi)側(cè))和 頂部面積(外側(cè))。為將外側(cè)中間涂層涂敷到車身200上，例如，機(jī)動(dòng)車的內(nèi)側(cè)表面和外側(cè) 表面，機(jī)器人102c、102e、102f和102h中的每一個(gè)均可進(jìn)行分組。這些所討論的具體分組可能是很方便的，因?yàn)橛糜谕糠蠹榷ǜ矊佣殖梢唤M的機(jī) 器人通常沿涂裝室IOOa的縱向方向(如方向10 布置成彼此相鄰近。盡管從在涂裝室 IOOa的單個(gè)區(qū)域?qū)⑻囟ǖ耐苛贤糠蟮杰嚿?00上的角度看，這些分組是方便的，但可實(shí)施 用于涂敷一層或更多層涂料的機(jī)器人102的任何其它分組，該分組也是很方便的。涂敷于機(jī)動(dòng)車的不同覆層可有利地具有減少的自然干燥時(shí)間，自然干燥時(shí)間包括 預(yù)定周期，在預(yù)定周期之后，覆層在涂層上一層先于后一層地進(jìn)行涂敷。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng) 自然干燥時(shí)間由于涂料產(chǎn)品減少時(shí)，可減小典型涂裝室100的尺寸?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1B，將進(jìn)一步詳細(xì)描述機(jī)器人的操作。盡管機(jī)器人102通常描述成能 夠?qū)⒏矊硬牧?，如底漆或涂料的中間涂層，涂敷或者涂覆到物體上的涂敷機(jī)器人，機(jī)器人還 可構(gòu)造成執(zhí)行在將覆層材料涂敷到機(jī)動(dòng)車上的過(guò)程中可能是必需的其它任務(wù)。例如，機(jī)器人102中的每一個(gè)均可構(gòu)造成操縱相對(duì)于機(jī)動(dòng)車處于開啟和關(guān)閉位置之間的機(jī)動(dòng)車封閉 板，如門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩或者行李箱蓋。這一構(gòu)造有利地允許機(jī)器人102執(zhí)行除涂敷所需要的覆 層材料功能外，開啟和關(guān)閉機(jī)動(dòng)車的封閉板的附加功能允許將覆層材料涂敷到機(jī)動(dòng)車的所 有表面上。機(jī)器人102可設(shè)有允許機(jī)器人102抓住封閉板的一部分的特征。例如，如圖IB 中所示，鉤110可設(shè)置于機(jī)器人手腕上，以允許機(jī)器人10 在需要時(shí)開啟和關(guān)閉機(jī)動(dòng)車200 的發(fā)動(dòng)機(jī)罩(或門、或卡車頂部)。通過(guò)設(shè)置具有開啟和關(guān)閉機(jī)動(dòng)車的部分的涂敷機(jī)器人， 由于需要更少的機(jī)器人，從而可降低成本。 如上簡(jiǎn)述，涂裝室100通常構(gòu)造成將覆層材料涂敷到機(jī)動(dòng)車200的不同部分。圖 IC是機(jī)器人102同時(shí)將覆層材料涂敷到機(jī)動(dòng)車車身的外側(cè)和內(nèi)側(cè)表面的典型視圖。外側(cè)涂 層可通過(guò)機(jī)器人102p涂敷到機(jī)動(dòng)車車身200的門面板202的外表面204a，同時(shí)，通過(guò)內(nèi)側(cè) 涂層機(jī)器人102q將內(nèi)側(cè)涂布層涂敷于門面板202的內(nèi)表面204b。第三機(jī)器人102ο通常相 對(duì)于機(jī)動(dòng)車車身200可操縱門202，如開啟和關(guān)閉門202，以涂敷門202的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面 204a 和 204b。
由于在一些實(shí)施例中，機(jī)器人102p和102q通常可同時(shí)將濕覆層材料涂敷到門202 上，可能必需設(shè)置一個(gè)裝置以防止在門和車身表面都仍然是濕的時(shí)候二者之間互相接觸。 例如，可設(shè)置門夾(圖中未示出)，在門回到其關(guān)閉位置時(shí)，門夾通常將門(或任何其他封閉 板)與車身間隔開。在一個(gè)已知實(shí)施例中，門夾接合門和車身的沖撞器特征，從而將它們間 隔開而不接觸門或車身的可見部件。如圖IA所最佳看見的那樣，涂裝室還可包括與涂裝室IOOa內(nèi)的每個(gè)涂敷機(jī)器人 102連通的擦洗器300，即涂料涂敷廢物處理區(qū)。來(lái)自每個(gè)機(jī)器人102的涂料廢物通過(guò)涂料 涂敷廢物處理300運(yùn)走。涂料涂敷廢物處理或者擦洗器300限定圍繞每個(gè)涂敷機(jī)器人102 的預(yù)定長(zhǎng)度。也就是說(shuō)，每個(gè)涂敷機(jī)器人102通常容納在單個(gè)涂裝室IOOa內(nèi)，涂裝室IOOa 的長(zhǎng)度通常由服務(wù)于涂裝室IOOa中機(jī)器人102的擦洗器或者廢物處理系統(tǒng)300的縱向長(zhǎng) 度限定。如圖1A、1B和IC中的典型涂裝室所一般地例示的，這里所描述的各種特征和方法 通常允許在單個(gè)涂裝室100內(nèi)設(shè)置外側(cè)和內(nèi)測(cè)涂敷機(jī)器人。如圖ID所示，為了更靈活地涂敷涂布層，還可設(shè)置橫向軌道。例如，可設(shè)置水平 延伸地通過(guò)涂裝室IOOd的橫向軌道250，用來(lái)支撐附加的機(jī)器人102y。而且，在與設(shè)置橫 向軌道250的端部縱向相對(duì)的涂裝室IOOd的端部可設(shè)置附加的橫向軌道(圖中未示出)。 這可在機(jī)動(dòng)車車身200進(jìn)入涂裝室和機(jī)動(dòng)車車身200離開涂裝室的兩個(gè)端點(diǎn)增加兩個(gè)附加 的機(jī)器人。通過(guò)設(shè)置附加的涂敷機(jī)器人，可在甚至更大壓縮的車間面積上涂敷附加的涂層。 在這一實(shí)施例中，可能的是，機(jī)器人102涉及底漆和其他機(jī)器人，在同一涂裝室內(nèi)執(zhí)行其他 涂層操作，例如中間涂層和透明涂層涂敷操作。如圖ID所示，該實(shí)施例具有一個(gè)或多于一 個(gè)橫向軌道，還可分別包括上部軌道和下部軌道104、106，用來(lái)支撐附加的機(jī)器人102?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，圖2顯示機(jī)動(dòng)車200具有不同外側(cè)涂敷區(qū)1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、 11、12、13、14、15和16。箭頭20表示沿機(jī)動(dòng)車200表面的涂敷機(jī)器人的路徑，所述路徑由 涂敷機(jī)器人可用的一套計(jì)算機(jī)指令限定，所述涂敷機(jī)器人被分配用來(lái)將覆層涂敷到任何給 定區(qū)域。區(qū)域1-16中的每一個(gè)表示分配給涂裝室100內(nèi)機(jī)器人102中的一個(gè)的外側(cè)層涂 敷區(qū)。雖然圖2中未示出，可同樣設(shè)置機(jī)動(dòng)車車身200內(nèi)側(cè)部分的涂層涂敷區(qū)。例如，參照上述圖1A，不同機(jī)器人可同時(shí)涂敷機(jī)動(dòng)車的不同部分，包括將覆層材料同時(shí)涂敷到內(nèi)側(cè)和 外側(cè)表面上。在典型實(shí)施方式中，與每個(gè)區(qū)域配合的計(jì)算機(jī)指令可提供給涂裝室內(nèi)的每一 個(gè)機(jī)器人。如下所述，通過(guò)使所有機(jī)器人可得到指令，典型實(shí)施方式的涂敷系統(tǒng)可提供一種 即使一個(gè)機(jī)器人發(fā)生故障仍可連續(xù)涂敷操作的方法。應(yīng)當(dāng)注意的是，區(qū)域1-16比常規(guī)的小得多。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中，6個(gè)水平區(qū)域1、 7、8、9、15和16可分成2個(gè)區(qū)域，左區(qū)域和右區(qū)域。通過(guò)將水平表面分成較小的塊，附加的 機(jī)器人能夠?qū)⒏矊油糠蟮綑C(jī)動(dòng)車200上。因此，這有助于減小指定區(qū)域的尺寸，以便使機(jī)器 人102具有更大的靈活性，這還可能受到待涂敷覆層或涂料的物體的整體尺寸和復(fù)雜度的 影響。因此，區(qū)域1-16的特殊尺寸可能不僅受到機(jī)器人任務(wù)更大靈活性的需要的影響，還 受到機(jī)動(dòng)車的整體尺寸和表面復(fù)雜度的影響?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3。圖3例示了用于在涂布裝置中為物體上覆層的工序301。工序301 可一般地由302開始，此時(shí)，諸如底漆的第一涂料層利用第一組機(jī)器人涂敷到機(jī)動(dòng)車車身 的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面上。在特定應(yīng)用中，隔離的底漆材料可涂敷到機(jī)動(dòng)車車身的內(nèi)側(cè)和外側(cè) 表面。然后，工序301繼續(xù)執(zhí)行304。在304，諸如中間涂層的第二涂料層利用第二組機(jī)器 人涂敷到機(jī)動(dòng)車車身的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面。如上所述，典型的涂裝室100通常允許在單個(gè)涂裝室100內(nèi)涂敷內(nèi)側(cè)和外側(cè)涂料 層。進(jìn)一步地，在單個(gè)涂裝室100內(nèi)，可對(duì)第一機(jī)動(dòng)車車身執(zhí)行工序304，同時(shí)，對(duì)第二機(jī)動(dòng) 車車身執(zhí)行工序302?？商鎿Q的是，第一和第二層可以方便的任意順序，一層接一層地依次 涂敷。在工序306，涂料涂敷廢物可經(jīng)由涂料涂敷廢物處理從第一和第二涂敷機(jī)器人運(yùn) 走。涂料涂敷廢物處理可限定圍繞第一和第二涂敷機(jī)器人中的每一個(gè)的預(yù)定長(zhǎng)度，并且可 以在任何時(shí)候進(jìn)行涂料涂敷廢物處理。可以預(yù)料的是，在一些應(yīng)用中，擦洗器的預(yù)定長(zhǎng)度 可小到45英尺，結(jié)果，在單個(gè)涂裝室IOOa內(nèi)設(shè)置所有內(nèi)側(cè)和外側(cè)機(jī)器人。然后，結(jié)束工序 301?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4。圖4描述了用于涂布裝置降級(jí)的典型工序。由于至少一個(gè)涂敷和/ 或開啟機(jī)器人部分或全部地發(fā)生故障，使涂布裝置降級(jí)通常包括重新分配具有不同涂敷和 與涂布操作配合的處理任務(wù)的機(jī)器人。例如，涂敷機(jī)器人需要檢修，變得不能工作，或者不 能用于涂敷覆層材料、操縱機(jī)動(dòng)車的封閉板，或執(zhí)行在正常操作期間分配給它的其他任務(wù)， 必須使另一機(jī)器人執(zhí)行該任務(wù)。如果多個(gè)機(jī)器人變得不可用，則必須進(jìn)行進(jìn)一步重新分配。 而且，可能必需在剩余機(jī)器人中重新組織其他涂敷任務(wù)，以便僅用該機(jī)器人繼續(xù)涂敷操作。 這可稱為“無(wú)人職守”涂敷，也就是說(shuō)，完全無(wú)手動(dòng)介入。一般地，典型的降級(jí)工序根據(jù)不同因素遵循分配機(jī)器人任務(wù)的層次。在精選應(yīng)用 中，并不是所有應(yīng)用中，可能在涂裝室內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)附加的或者“降級(jí)”的機(jī)器人。例如， 如上述在圖IA中所看到的，機(jī)器人102g可分配到正常的涂敷任務(wù)或者在其他情況下可分 配到更多的全部或者部分備用態(tài)，用作降級(jí)機(jī)器人102g。降級(jí)機(jī)器人可繼續(xù)所發(fā)生故障的 機(jī)器人以前執(zhí)行的任務(wù)，或者在包括以前空閑的降級(jí)機(jī)器人在內(nèi)的其他機(jī)器人之間重新分 配的任務(wù)。一般地，機(jī)器人任務(wù)的重新分配遵循等級(jí)或者優(yōu)先方案。例如，諸如將特殊覆層涂 敷到機(jī)動(dòng)車的既定部分的任務(wù)可能基于其他可用機(jī)器人臨近損壞的機(jī)器人而分配給另一機(jī)器人。為此，如果設(shè)置了降級(jí)機(jī)器人，可很方便地設(shè)置通常位于涂裝室中部部分的降級(jí) 機(jī)器人，例如降級(jí)機(jī)器人102g。而且，明確地指定為降級(jí)機(jī)器人的任意機(jī)器人102可具有 最高層級(jí)的任務(wù)靈活性，例如，降級(jí)機(jī)器人102g能涂敷不同的材料，處理不同的機(jī)動(dòng)車封 閉板等，因此，允許降級(jí)機(jī)器人102g介入以便執(zhí)行最大數(shù)量的其他機(jī)器人的任務(wù)。機(jī)器人 任務(wù)的重新分配還可涉及任務(wù)在可用機(jī)器人之間的重新安排。例如，當(dāng)降級(jí)機(jī)器人相對(duì)于 發(fā)生故障的機(jī)器人不方便定位時(shí)，因而降級(jí)機(jī)器人不能適當(dāng)?shù)貓?zhí)行發(fā)生故障的機(jī)器人的任 務(wù)，將發(fā)生故障的機(jī)器人的任務(wù)重新分配給正常運(yùn)行的第三機(jī)器人可能更方便，然后，將第 三機(jī)器人的任務(wù)重新分配給降級(jí)機(jī)器人。因此，以“無(wú)人職守”的方式繼續(xù)執(zhí)行所有任務(wù)， 從而不需要任何手動(dòng)操作。此外，盡管此處提供的關(guān)于降級(jí)機(jī)器人的實(shí)施例中，起初降級(jí)機(jī)器人，例如機(jī)器人 102g，是完全空閑的，但降級(jí)機(jī)器人不需要在起初或者正常工作過(guò)程中必須是完全空閑的。 例如，正常工作過(guò)程中未能使用其全部能力的任何機(jī)器人可作為降級(jí)機(jī)器人，必要時(shí)繼續(xù) 附加任務(wù)。雖然如此，如果且當(dāng)?shù)诙C(jī)器人發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)一步使涂敷降級(jí)，并且進(jìn)一步重新 分配機(jī)器人以完成涂敷操作便成為必要的。提供增加數(shù)量的涂漆區(qū)域，并且使與每個(gè)區(qū)域 配合的計(jì)算機(jī)指令對(duì)涂裝室內(nèi)的所有機(jī)器人可用，這便利了緊湊車間面積內(nèi)的強(qiáng)降級(jí)操 作。至于優(yōu)先級(jí)，確定涉及最大量手工工作的任務(wù)，并且在降級(jí)等級(jí)中給予優(yōu)先級(jí)。例如， 由于客戶高度可見，外側(cè)面板需要更高的質(zhì)量，因而需要對(duì)細(xì)節(jié)投以重大注意，使中斷降到 最低，因此，如果外側(cè)操作失敗，將得到高優(yōu)先級(jí)。另一因素可能是機(jī)動(dòng)車的內(nèi)側(cè)部分具有 多表面起伏或特征，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)艙，比例如車身內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)涂布層需要更大的工作量去涂 敷涂布層。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)艙的涂覆優(yōu)先于門框。這樣，如果任何手動(dòng)介入是必需的，則門框 將會(huì)是最不重要的特征。在其他實(shí)施方式中，與機(jī)動(dòng)車200配合的傳送帶速度可降低，或者 如上所述甚至完全停止一段時(shí)間，以使其余機(jī)器人在沒有手動(dòng)介入的情況下完成所有的涂 敷操作。在希望或者必需手動(dòng)介入的情況下，即足量的機(jī)器人102發(fā)生故障，使其余機(jī)器人 不能繼續(xù)分配給發(fā)生故障的機(jī)器人的所有任務(wù)，將最低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)分配給手工涂敷設(shè)備 可能是有利的。例如，當(dāng)分配給發(fā)生故障的機(jī)器人的任務(wù)包括通常平展的和起伏的表面，或 者不是現(xiàn)在客戶常?？梢姷臋C(jī)動(dòng)車的區(qū)域，必要時(shí)，這些任務(wù)將在與更復(fù)雜或者可見特征 相配合的任務(wù)之前分配給手工涂敷設(shè)備。此外，在正常工作過(guò)程中，如果第一降級(jí)機(jī)器人102不是完全空閑的，即，降級(jí)機(jī) 器人102執(zhí)行至少一些任務(wù)，在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)其他機(jī)器人發(fā)生故障時(shí)，更可能需要使 用手動(dòng)涂敷設(shè)備。在降級(jí)機(jī)器人在這些情況下對(duì)繼續(xù)執(zhí)行來(lái)自所發(fā)生故障機(jī)器人的其余任 務(wù)更不可用時(shí)，通過(guò)接受需要手動(dòng)介入的更大可能性，因此可能容忍在正常工作過(guò)程中與 降級(jí)機(jī)器人聯(lián)合的更高的使用率。相反地，起初與降級(jí)機(jī)器人(例如機(jī)器人102g)聯(lián)合的更 低的使用率可能使繼續(xù)執(zhí)行來(lái)自所發(fā)生故障的其他機(jī)器人102的任務(wù)具有更大的靈活性， 因此，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人發(fā)生故障時(shí)降低了需要手動(dòng)介入的可能性。進(jìn)一步地，具有較低 初始使用率的降級(jí)機(jī)器人將必須能夠繼續(xù)執(zhí)行較大數(shù)量的任務(wù)，甚至在一些情況下執(zhí)行多 于一個(gè)機(jī)器人的任務(wù)。維持對(duì)既定涂漆操作的“無(wú)人職守”操作，即無(wú)需任何手工涂敷，可能甚至需要采 取其他措施，以使機(jī)器人102具有更大的使用率。例如，既定傳送帶速度，即與涂裝室100配合的運(yùn)送裝置的運(yùn)動(dòng)速度，與簡(jiǎn)單地降低傳送帶速度相比，可能更常需要手動(dòng)介入，因而 允許機(jī)器人102具有更長(zhǎng)的時(shí)間周期以便共同完成所分配的任務(wù)。進(jìn)一步地，在特殊涂漆 操作過(guò)程中，傳動(dòng)帶速度可能完全停止，因而允許由機(jī)器人102完成整體任務(wù)，并避免將任 何機(jī)器人任務(wù)分配給手工涂敷設(shè)備。工序400可通常自402開始，設(shè)置多個(gè)機(jī)器人，用于將覆層材料涂敷到移動(dòng)通過(guò)涂 布裝置的物體上。進(jìn)一步地，機(jī)器人構(gòu)造成相對(duì)于物體移動(dòng)物體的面板。例如，如上所述， 可在室IOOa內(nèi)設(shè)置多個(gè)機(jī)器人102，機(jī)器人102中的每一個(gè)執(zhí)行一系列的處理和涂敷任務(wù)， 以便涂敷覆層材料。然后，工序400繼續(xù)執(zhí)行404。在404，工序400詢問是否檢測(cè)到其中一個(gè)機(jī)器人發(fā)生故障。故障通常阻止既定機(jī) 器人執(zhí)行第一分配的任務(wù)。如果機(jī)器人發(fā)生故障，它將會(huì)返回到使發(fā)生碰撞降到最少的初 始位置。例如，覆層涂敷控制器檢測(cè)到由于其中的一個(gè)機(jī)器人的噴漆線路不清潔，或者需要 保養(yǎng)或更換，或者機(jī)器人不能充分執(zhí)行所分配的任務(wù)的其他任何情況，它不再涂敷涂料。如 果未檢測(cè)到故障，則工序400繼續(xù)執(zhí)行406，在406，繼續(xù)執(zhí)行涂層涂敷的正常操作，然后返 回到404以繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)在404檢測(cè)到故障時(shí)，工序400繼續(xù)執(zhí)行408。在408，標(biāo)識(shí)發(fā)生故障的機(jī)器人。例如，涂布裝置的控制器標(biāo)識(shí)特殊機(jī)器人102在 機(jī)器人102沿其移動(dòng)相配合的軌道上發(fā)生損壞。則工序400繼續(xù)執(zhí)行410。在410，標(biāo)識(shí)發(fā)生故障的機(jī)器人的位置和最后的噴漆效果。例如，涂布裝置的控制 器確定機(jī)器人沿路徑20停止噴漆操作的地點(diǎn)，以及當(dāng)機(jī)動(dòng)車車身繼續(xù)前行通過(guò)涂裝室時(shí) 如何使該定位得到調(diào)整。工序400則繼續(xù)進(jìn)行412。在412，例如基于降級(jí)優(yōu)先方案，選擇機(jī)器人中的第二機(jī)器人以執(zhí)行第一分配的任 務(wù)?；诘诙C(jī)器人臨近第一機(jī)器人以及目前分配給機(jī)器人中的第二機(jī)器人的任務(wù)，降級(jí) 優(yōu)先方案選擇機(jī)器人中的第二機(jī)器人。替代地或者附加地，降級(jí)優(yōu)先方案基于機(jī)器人中的 空閑機(jī)器人，即降級(jí)機(jī)器人，臨近第一(發(fā)生故障的)機(jī)器人可選擇機(jī)器人中的第二機(jī)器 人。所選擇的機(jī)器人可以是空閑的(即降級(jí)的)機(jī)器人，或者替代地可以是另一運(yùn)行的機(jī) 器人，例如降級(jí)機(jī)器人相對(duì)于待執(zhí)行的任務(wù)是不方便定位的。第二機(jī)器人因此可能首先執(zhí) 行另一任務(wù)，例如，關(guān)閉/開啟機(jī)動(dòng)車的封閉板，涂敷覆層材料，或者需要執(zhí)行作為涂敷工 序的一部分的另一任務(wù)。提供雙功能機(jī)器人，即能夠涂敷覆層材料并且還能如上所述開啟 /關(guān)閉機(jī)動(dòng)車封閉板的機(jī)器人，由于機(jī)器人能自由地重新分配具有最大靈活性的任務(wù)，在這 方面尤其有利。進(jìn)一步地，在一些情況下，在機(jī)器人102中不存在足夠的其余能力去繼續(xù)執(zhí) 行分配給一個(gè)或更多發(fā)生故障的機(jī)器人102的所有任務(wù)時(shí)將任務(wù)分配給手動(dòng)涂敷設(shè)備可 能是必需的。在確定將什么任務(wù)分配給手工涂敷設(shè)備時(shí)，比較目前分配給考慮用于接管發(fā) 生故障機(jī)器人的任務(wù)的機(jī)器人的任務(wù)與發(fā)生故障機(jī)器人的任務(wù)，或者被考慮用來(lái)接管發(fā)生 故障機(jī)器人的任務(wù)的其他機(jī)器人的任務(wù)，以便確定哪一任務(wù)是優(yōu)先級(jí)最低的任務(wù)，其可能 重新分配給手工涂敷設(shè)備。工序400則繼續(xù)執(zhí)行414。在414，為接管發(fā)生故障的機(jī)器人的第二可用機(jī)器人確定新的路徑。該路徑使得 替代機(jī)器人行進(jìn)到涂敷操作的上一已知位置，繼續(xù)執(zhí)行以前中止的涂敷操作。該新路徑可 精確地匹配上一已知涂敷操作的位置，或者可能近似地操作。例如，發(fā)生故障的機(jī)器人不能 運(yùn)動(dòng)，對(duì)于接管發(fā)生故障機(jī)器人的任務(wù)的機(jī)器人而言，避開損壞的機(jī)器人同時(shí)仍然完成發(fā) 生故障機(jī)器人的任務(wù)是必需的。在另一實(shí)施例中，當(dāng)既定機(jī)器人發(fā)生故障，正在涂敷的特殊模塊可由接管發(fā)生故障機(jī)器人的機(jī)器人完全重新涂敷。這樣，不是僅僅完成發(fā)生故障機(jī)器 人所遺留的未完成的機(jī)動(dòng)車模塊或者區(qū)域，接管發(fā)生故障機(jī)器人的機(jī)器人可完全重做該模 塊，從而使因中斷涂敷操作所導(dǎo)致的涂層不完美的可能性降到最小。涂布裝置的控制器通 常考慮諸如在410中所確定的發(fā)生故障機(jī)器人的定位，并因此調(diào)整與目前正在由可用機(jī)器 人執(zhí)行的任務(wù)配合的路徑。工序400則繼續(xù)執(zhí)行416。在416，繼續(xù)涂布操作。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器重新分配可用的機(jī)器人，以便完成 所發(fā)生故障的機(jī)器人未完成部分的任何任務(wù)。這樣，可用機(jī)器人可繼續(xù)機(jī)動(dòng)車的涂布操作， 甚至另一機(jī)器人在起初分配的具體涂布任務(wù)過(guò)程中也發(fā)生損壞。例如，控制器可將損壞的 機(jī)器人的任務(wù)分配給另一可用機(jī)器人，從而允許可用的機(jī)器人在損壞的機(jī)器人停用的地方 接替損壞的機(jī)器人，完成機(jī)動(dòng)車的涂布操作。進(jìn)一步地，如上所述，可用機(jī)器人可全部重做 發(fā)生故障機(jī)器人所遺留的部分完成的特殊任務(wù)。可替換的是，416可包括來(lái)自涂布操作控制器的指令，將發(fā)生故障機(jī)器人的任務(wù)簡(jiǎn) 單地重新分配給可用的機(jī)器人，繼續(xù)對(duì)移動(dòng)通過(guò)涂裝室的后續(xù)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行涂布操作。在說(shuō)明書中，“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“一個(gè)具體實(shí)施方式
”或者“具體實(shí)施方式
” 是指與實(shí)施例結(jié)合描述的特殊的特征、結(jié)構(gòu)或特性，包括在至少一個(gè)實(shí)施例中。短語(yǔ)“在一 個(gè)實(shí)施例中”在說(shuō)明書中的不同地方不是每次出現(xiàn)都必須表示相同的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，至于這里所描述的工序、系統(tǒng)、方法、直接推斷法等，盡管這些工序 的步驟等按照根據(jù)特定的預(yù)定次序已經(jīng)在發(fā)生時(shí)進(jìn)行了描述，這些工序可以與這里所描述 的順序不同的順序執(zhí)行所描述的步驟而得以實(shí)施。還應(yīng)當(dāng)理解的是，特定的步驟能夠同時(shí) 執(zhí)行，能夠增加其他的步驟，或者能夠省略這里所描述的特定步驟。也就是說(shuō)，這里提供工 序描述的目的是了說(shuō)明特定的實(shí)施方式，決不能理解為限制所要求保護(hù)的發(fā)明。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，前面描述的意圖是說(shuō)明性的，而不是限制性的。除了所提供 的實(shí)施例外，閱讀上述描述后會(huì)得到許多實(shí)施方式和應(yīng)用。不應(yīng)根據(jù)前面描述確定本發(fā)明 的范圍，而應(yīng)當(dāng)根據(jù)所附的權(quán)利要求，以及與這些權(quán)利要求等同的全部范圍?？梢云诖睾?意圖地，在此處所述技術(shù)領(lǐng)域中未來(lái)會(huì)進(jìn)行發(fā)展，所揭示的系統(tǒng)和方法將合并于這些未來(lái) 的實(shí)施方式中。總之，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠進(jìn)行變型和改型，不受限于所附的權(quán)利要 求。權(quán)利要求中所用的全部術(shù)語(yǔ)旨在給出本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的它們的普通含義 和它們的最寬的合理解釋，除非此處給出了明確的指示。特別地，單數(shù)冠詞，例如，“一個(gè)”、 “這”、“所述”等應(yīng)當(dāng)理解為敘述一個(gè)或多個(gè)所指示的元件，除非權(quán)利要求相反地給出了明 確的限定。
權(quán)利要求
1.一種用于向物體涂敷涂料的涂裝室，所述物體包括內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面，所述物體沿運(yùn) 送裝置移動(dòng)通過(guò)所述涂裝室，所述運(yùn)送裝置限定路徑，所述涂裝室包括第一和第二機(jī)器人軌道，其定位成平行于所述運(yùn)送裝置的路徑；至少第一和第二機(jī)器人，其定位于至少一個(gè)所述軌道上，并且構(gòu)造成同時(shí)向所述物體 的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面涂敷第一涂料層；以及至少第三和第四機(jī)器人，其定位于至少一個(gè)所述軌道上，并且構(gòu)造成同時(shí)向所述物體 的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面涂敷第二涂料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂裝室，其特征在于，還包括第三和第四軌道，其中，所述第 一至第四軌道定位在位于所述運(yùn)送裝置的相對(duì)側(cè)的上部和下部位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂裝室，其特征在于，還包括第五軌道，所述第五軌道沿通常 垂直于所述運(yùn)送裝置的方向延伸，并且至少一個(gè)機(jī)器人定位于所述第五軌道上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂裝室，其特征在于，定位于所述第五軌道上的所述機(jī)器人 構(gòu)造成向所述物體涂敷第三涂料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂裝室，其特征在于，所述第一和第二機(jī)器人進(jìn)一步構(gòu)造成 開啟和關(guān)閉所述物體上的門。
6.一種在涂裝室內(nèi)降級(jí)操作的方法，所述涂裝室包括多個(gè)機(jī)器人，所述多個(gè)機(jī)器人具 有關(guān)于向物體涂敷覆層的單獨(dú)作業(yè)，所述物體包括外側(cè)和內(nèi)側(cè)表面，所述方法包括檢測(cè)所述多個(gè)機(jī)器人中的一個(gè)機(jī)器人中的故障，其中，所述故障阻止所述機(jī)器人執(zhí)行 其單獨(dú)作業(yè)；識(shí)別所述發(fā)生故障機(jī)器人的作業(yè)，以及基于至少所述機(jī)器人所具有的作業(yè)的相對(duì)優(yōu)先級(jí)，從所述多個(gè)機(jī)器人中選擇第一機(jī)器 人以執(zhí)行以前分配給所述被檢測(cè)出故障的機(jī)器人的任務(wù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)機(jī)器人中的一個(gè)指定為降級(jí)機(jī) 器人，并且被優(yōu)先選擇以執(zhí)行檢測(cè)到發(fā)生故障的任一機(jī)器人的作業(yè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)優(yōu)先級(jí)是外側(cè)表面優(yōu)先于內(nèi)側(cè) 表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，為機(jī)器人計(jì)算路徑，所述機(jī)器人被選擇去 執(zhí)行以前分配給所檢測(cè)到發(fā)生故障機(jī)器人的任務(wù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括檢測(cè)所述多個(gè)機(jī)器人中的第二個(gè)機(jī)器人的第二故障，所述第二故障阻止所述第二機(jī)器 人執(zhí)行分配給它的任務(wù)；比較分配給已經(jīng)檢測(cè)到發(fā)生故障的第一和第二機(jī)器人的任務(wù)；以及基于執(zhí)行所述發(fā)生故障機(jī)器人的作業(yè)的機(jī)器人鄰近，并且基于所述機(jī)器人所具有的作 業(yè)的相對(duì)優(yōu)先級(jí)，從所述多個(gè)機(jī)器人中選擇第一機(jī)器人以執(zhí)行檢測(cè)到發(fā)生故障的所述第一 機(jī)器人所以前分配到的任務(wù)，以及基于執(zhí)行所述發(fā)生故障的第二機(jī)器人的用途的機(jī)器人鄰 近，并且基于所述機(jī)器人所具有的作業(yè)的相對(duì)優(yōu)先級(jí)，從所述多個(gè)機(jī)器人中選擇第二機(jī)器 人以執(zhí)行檢測(cè)到發(fā)生故障的所述第二機(jī)器人所以前分配到的任務(wù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述物體的外側(cè)表面比其內(nèi)側(cè)表面給 予更高的優(yōu)先級(jí)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，從所述多個(gè)機(jī)器人選擇所述第一機(jī)器人 以執(zhí)行以前分配給檢測(cè)到發(fā)生故障的機(jī)器人的任務(wù)時(shí)，附加地基于執(zhí)行已經(jīng)發(fā)生故障機(jī)器 人的作業(yè)的機(jī)器人鄰近。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于將涂料涂敷到物體上的涂裝室，以及用于與涂裝室配合的降級(jí)涂布操作的方法。涂裝室通?？砂ǘㄎ辉谄叫杏谒鲞\(yùn)送裝置的路徑的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人軌道，和定位于至少一個(gè)所述軌道上的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人。機(jī)器人可構(gòu)造成同時(shí)將第一涂料層涂敷到所述物體的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面。涂裝室可進(jìn)一步包括定位于至少一個(gè)所述軌道上的一個(gè)或多個(gè)附加機(jī)器人，并且所述機(jī)器人構(gòu)造成同時(shí)將第二涂料層涂敷到所述物體的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面。
文檔編號(hào)B05B12/04GK102046300SQ200980120592
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者J·格里戈萊特, R·F.·黑爾特, T·A·巴克內(nèi)爾, V·蘇焦?fàn)柼卮?申請(qǐng)人:杜爾系統(tǒng)有限責(zé)任公司