[0001] 本公开涉及喷涂系统，更具体地涉及基于移动机器人的喷涂系统。

[0002] 本节中提供的信息是为了总体上介绍本公开的背景的目的。就本节中描述的程度，当前署名的发明人的工作，以及在提交时可能不另外构成现有技术的描述的方面，既不明确地也不隐含地承认为对抗本公开的现有技术。

[0003] 车辆包括具有复杂外表面的车身，这些外表面被设计成对消费者具有审美吸引力。在车辆生产过程中，复杂的车身外表面会被喷涂。喷涂之后，诸如推进系统(例如，发动机或电动机)、车窗、内部部件(例如，座椅、地毯、内部装饰、仪表板)和/或其他部件被组装到车身上。

[0075] 虽然下面在喷涂车辆车身的背景下描述根据本公开的喷涂系统，但是该喷涂系统可以用于对非车辆应用中的表面进行喷涂。非车辆应用的示例包括喷涂运动场上的线、道路上的线、大型建筑物的内部和/或外部等。

[0076] 无过喷涂料施涂器或高转移效率施涂器几乎不需要遮盖或不需要遮盖，主要用于车辆的装饰性喷涂(例如车辆上的条纹)。标准涂料施涂器的转移效率约为70％。无过喷涂料系统的转移效率约为100％。如本文所使用的，高转移效率施涂器具有大于90％的转移效率。

[0077] 根据本公开的喷涂系统包括一个或多个移动机器人，每个移动机器人包括具有无过喷涂料施涂器或高转移效率涂料施涂器的机器人臂以及向涂料施涂器供应涂料的涂料容器。涂料施涂器包括一个或多个喷嘴。

[0078] 在一些示例中，使用单个移动机器人来对车辆进行喷涂，并且涂料容器被配置为存储用于车辆的一部分、整个车辆和/或多辆车辆的涂料。在一些示例中，移动机器人包括被配置为相对于车辆定位机器人臂和/或涂料施涂器的视觉引导系统。在一些示例中，移动机器人包括末端执行器以允许操纵车辆的部件。在一些示例中，末端执行器用于在涂敷涂料之前、期间或之后操纵摆动面板，例如车门、发动机罩、行李箱盖、提升式门等。摆动面板可以被移动以允许将涂料涂敷到摆动面板和/或车身上。

[0079] 在一些示例中，使用一组移动机器人来对单个车辆进行喷涂。在一些示例中，在喷涂操作期间，移动机器人被动态地添加到移动机器人组中和/或从移动机器人组中移除。当使用多个移动机器人对单个车辆进行喷涂时，控制器划分车辆上需要喷涂的表面区域，并将每个移动机器人分配给特定的表面区域。在一些示例中，控制器和/或移动机器人协调它们的位置和/或行进路径以避免在涂料区域和/或涂料区域周围的区域中的碰撞。

[0080] 当待喷涂的下一辆车需要与前一车辆不同的涂料颜色时，具有先前涂料颜色的移动机器人被具有用于下一车辆的涂料颜色的移动机器人替换。换言之，具有期望涂料颜色的一个或多个移动机器人被派遣到喷涂区域(例如，工位/工作台)并且具有先前涂料颜色的一个或多个移动机器人离开喷涂区域。这种方法避免了从涂料施涂器中清除涂料的需要，这可能是耗时的和/或导致质量问题。

[0081] 当其中一个移动机器人需要维修时(例如，出现故障、喷涂作业期间涂料用完、经历部件失效等)，将向该组分配一个替换移动机器人以继续进行喷涂操作，而发生故障的移动机器人则被离线并从涂料区域移走以进行维护或修理。因此，可以显著减少停机时间。

[0082] 现在参考图1，喷涂系统100包括配置成对车辆110进行喷涂的移动机器人120。车辆110布置在推车112上，推车112包括轮子114和一个或多个支撑框架和/或固定装置116以支撑车辆110。推车112可以是自推进式的、附接至传送系统、或附接至其他推车112和推进源。

[0083] 移动机器人120包括框架122，框架122包括轮子126和一个或多个电机128。电机128将移动机器人120定位在涂料区域内和/或将移动机器人移动到涂料区域、维护区域、涂料再填充区域和/或其他位置或从涂料区域、维护区域、涂料再填充区域和/或其他位置移动移动机器人122。框架122支撑被构造成储存涂料131的涂料储存容器130。

[0084] 底座支撑件132布置在框架122上以支撑机器人臂134。在一些示例中，机器人臂134以包括X轴、Y轴、Z轴、俯仰、偏航和横滚的六个自由度移动涂料施涂器。机器人臂134可以固定或可旋转地附接到基座支撑件132。机器人臂134的一端附接到具有高转移效率的涂料施涂器138。虽然示出了单个机器人，但喷涂系统100可以使用一个或多个移动机器人来喷涂车辆的表面(或其他表面，例如运动场上的喷涂线、道路上的线、大型建筑物的内部和/或外部等)。虽然示出的涂料施涂器138具有单个喷嘴，但是也可以使用多个喷嘴。移动机器人120可以包括用于供电的电池或者可以使用到电源的有线连接(均未示出)。

[0085] 现在参考图2A至图3，示出了多喷嘴涂料施涂器150。在图2A中，多喷嘴涂料施涂器150包括第一水平支撑件154和竖直支撑件158。喷嘴166连接至竖直支撑件158。在一些示例中，在162处标识的手动竖直调节器和/或竖直致动器允许喷嘴166移动相对于竖直支撑件
158沿竖直方向往复运动(或手动移动)。

[0086] 在图2B中，第二水平支撑件172在第一水平支撑件154之间延伸，并且通过标识为170的手动调节器或致动器相对于第一水平支撑件154移动。竖直支撑件158从第二水平支撑件172向下延伸。在一些示例中，标识为174的调节器或者致动器使竖直支撑件158相对于第二水平支撑件172移动。在图3中，喷涂系统200包括移动机器人120，其具有附接到机器人臂134的一端的多喷嘴涂料施涂器150。

[0087] 在一些示例中，每个喷嘴166可以在X、Y和Z方向上调节或致动以适应待喷涂的车辆的车身表面的不同轮廓和/或曲线。如可以理解的，喷嘴166的定位可以手动地或使用致动器来执行。

[0088] 现在参考图4，喷涂系统250包括移动机器人120，其具有附接至机器人臂134的一端的视觉引导系统260。虽然示出的移动机器人具有带有单喷嘴的涂料施涂器，但是也可以使用多喷嘴涂料施涂器。视觉引导系统260拍摄车辆和/或环境的部分的图像或视频，以相对于待喷涂的表面定位移动机器人和/或喷嘴，以提高涂料喷射的精度。视觉引导系统260还可以在往返于涂料区域、涂料再填充区域和/或维护区域的行进期间使用。

[0089] 现在参考图5A和图5B，喷涂系统300包括具有末端执行器310的移动机器人120。在一些示例中，末端执行器310包括附接到机器人臂134的末端的臂314。末端执行器310的臂314使用机器人臂134可在X、Y或Z方向上延伸、缩回和/或定位以操纵摆动面板，例如车门、发动机罩、行李箱盖、提升式门或车辆的其他面板。虽然末端执行器310被示出为具有吸盘
316作为示例，但是末端执行器310可以包括其他类型的致动器和/或其他机构。在图5A中，末端执行器310的臂314缩回。在图5B中，端部执行器310的臂314延伸。另外，可以使用机器人臂134来定位臂314。

[0090] 现在参考图6，喷涂系统400包括控制器410和R个机器人430‑1、430‑2、...和430‑R，其中R是大于1的整数。控制器410还包括机器人协调模块414，其被配置为协调由R个机器人430执行的工作。在一些示例中，控制器410和R个机器人430无线通信，并且控制器410包括无线接口416和天线418。在其他示例中，控制器410和R个机器人430直接连接并且包括有线接口。

[0091] R个机器人430还包括控制器434、涂料臂440、视觉引导系统444、末端执行器448、涂料水平检测系统452、被配置为控制R个机器人的位置的一个或多个电机456、和/或一个或多个致动器458，其被配置为控制涂料施涂器的运动。控制器434可以包括无线接口436和天线438或有线接口。

[0092] 现在参考图7，喷涂系统500包括一组或多组机器人530‑A、530‑B、530‑C、530‑D、530‑E、...和530‑F。控制器520被配置为调度移动机器人530在涂料区域514中喷涂车辆
510。每组机器人530‑A、530‑B、530‑C、530‑D、530‑E、......和530‑F包括可变数量的机器人(例如，分别X、Y、Z、R、S、T个，其中X、Y、Z、R、S、T是大于零的整数)。每组中的机器人的数量可以取决于颜色的流行度、需要维修的机器人的数量、可以同时在同一车辆上工作的机器人的数量和/或其他考虑因素。

[0093] 例如，组530‑B中的移动机器人被安排在涂料区域514中用蓝色喷涂车辆510。控制器520确定可以喷涂蓝色的可用机器人的数量以及要用于车辆的机器人的数量。控制器520将喷涂作业划分为不同的部分，这些部分被分配给可以喷涂蓝色的两个或更多个移动机器人。如果该组中的其中一个移动机器人在喷涂作业期间发生故障，则控制器将由故障移动机器人执行的喷涂作业重新分配给组530‑B中的另一个移动机器人(如果可用)和/或重新定义组530‑B中的一个或多个剩余机器人的喷涂作业。

[0094] 现在参考图8，示出了一种用于操作包括具有高转移效率涂料施涂器的机器人组的喷涂系统的方法。在610，该方法确定下一个要喷涂的车辆的颜色。在614，该方法确定可用于将车辆涂成所选颜色的移动机器人的数量。在618，该方法选择要使用的移动机器人的数量。在622，该方法将喷涂作业的不同部分分配给每个选定的移动机器人。

[0095] 在623，移动机器人对车辆进行喷涂。在624，该方法确定车辆的喷涂作业是否完成。如果624为真，则该方法返回到610。如果624为假，则该方法在628确定是否任何移动机器人被禁用(例如，由于缺少涂料、部件失效、故障等)。如果628为真，则该方法确定具有用于当前车辆的颜色(例如，蓝色)的另外的移动机器人是否可用。

[0096] 如果632为真，则该方法在634处将分配给禁用的移动机器人的喷涂作业的部分分配给具有相同颜色的另一移动机器人和/或将喷涂作业的一个或多个部分重新分配给组中的剩余机器人。如果632为假，则该方法在638处将喷涂作业的一个或多个部分重新分配给先前分配给车辆喷涂的组中的剩余机器人。

[0097] 前述描述本质上仅是说明性的，绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以多种形式实现。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应受到如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求之后，其他修改将变得明显。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时)执行方法内的一个或多个步骤。此外，尽管以上将每一个实施例描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个特征都可以在任何其他实施例中实现和/或与任何其他实施例的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施例不是互相排斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍在本公开的范围内。

[0098] 使用各种术语，包括“连接”、“接合”、“联接”、“相邻”、“紧邻”、“在...顶部”、“在上方”、“在下方”和“设置”，来描述各元件之间(例如，模块，电路元件，半导体层等之间)的空间和功能关系。除非明确地描述为“直接的”，否则在以上公开中描述在第一元件和第二元件之间的关系时，该关系可以为在第一元件和第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但是也可以为在第一元件和第二元件之间存在一个或多个中间元件(在空间上或功能上)的间接关系。如本文中所使用的，短语A、B和C中的至少一者应解释为表示使用非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)，并且不应解释为表示“A中的至少一个，B中的至少一个和C中的至少一个”。

[0099] 在附图中，箭头所指的方向(如箭头所示)通常表明了该图示感兴趣的信息流(诸如数据或指令)。例如，当元件A和元件B交换各种信息，但从元件A发送到元件B的信息与图示有关时，箭头可从元件A指向元件B。此单向箭头并不意味着没有其他信息从元件B发送到元件A。此外，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可以向元件A发送对该信息的请求或对该信息的接收确认。

[0100] 在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以被术语“电路”代替。术语“模块”可以指以下项、为以下项的一部分或包括以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或模拟/数字混合离散电路；数字、模拟或模拟/数字混合集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或组)；用于存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或组)；提供所述功能的其他合适的硬件部件；或上述的某些或全部的组合，诸如在片上系统中。

[0101] 模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、互联网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一个示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块完成某些功能。

[0102] 如上所使用的术语“代码”可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”包含执行多个模块中部分或全部代码的单个处理器电路。术语“组处理器电路”包含一种处理器电路，该处理器电路与其他处理器电路结合，执行来自一个或多个模块中的一些或全部代码。对多个处理器电路的提及包含分立晶粒上的多个处理器电路，单个晶粒上的多个处理器电路，单个处理器电路的多个核，单个处理器电路的多个线程或上述的组合。术语“共享存储器电路”包含一种单存储器电路，该电路存储来自多个模块的部分或全部代码。术语“组存储器电路”包含一种存储器电路，该存储器电路与其他存储器组合，存储来自一个或多个模块的部分或全部代码。

[0103] 术语“存储器电路”为术语“计算机可读介质”的子集。如本文中所使用的，术语“计算机可读介质”不包含传播通过介质(诸如在载波上)的瞬时电信号或电磁信号；因此，术语“计算机可读介质”可以被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器电路(诸如闪存电路，可擦除可编程只读存储器电路或掩码只读存储器电路)，易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)，磁存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(诸如CD，DVD或蓝光光盘)。

[0104] 本申请中描述的装置和方法可以由通过配置通用计算机以执行计算机程序中实施的一个或多个特定功能而创建的专用计算机来部分或完全实现。以上描述的功能块、流程图部件和其他元件用作软件规范，通过技术人员或程序员的日常工作可以将它们转换为计算机程序。

[0105] 计算机程序包括处理器可执行的指令，该处理器可执行的指令存储在至少一种非暂时性有形计算机可读介质上。计算机程序还可以包含或依赖于所存储的数据。所述计算机程序可以包含与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)，与专用计算机的特定设备交互的设备驱动程序，一个或多个操作系统，用户应用程序，后台服务，后台应用程序等。

[0106] 这些计算机程序可以包括：(i)待解析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)，XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript对象表示法)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器进行编译和执行的源代码，等。仅作为示例，源代码可以使用包括以下语言的语言的语法来编写：C、C++、C#、Objective‑C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、 Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、 HTML5(超文本标记语言第5版)、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP(PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、 Visual
Lua、MATLAB、SIMULINK和