[發明專利]一種氣電立焊自主移動式機器人系統

有效

• 申請號: 201210185382.0
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102672311A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 桂仲成;李永龍;董娜;陳博翁;肖唐杰;張帆;姜周;盛仲曦;馮濤;吳建東
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: B23K9/12
• 分類號: B23K9/12;B23K9/127;B23K9/28;B25J5/00;B62D57/024
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蘇丹

技術領域

本發明屬于機器人焊接技術領域，具體來說是用于大型鋼結構氣電立焊的一種氣電立焊自主移動式機器人系統。

背景技術

大型鋼結構的焊接以立焊和橫焊為主。對于大型鋼結構立焊位置的焊接，由于部件本身結構、重量影響不適合旋轉或轉動，手工焊接勞動強度大、危險性高且焊接質量無法保證，迫切需要實現焊接自動化。

目前常用的大型鋼結構立焊自動化設備是軌道式機器人焊接系統，該系統由機器人運行軌道、機器人及焊接系統組成，使用時需要預先進行軌道鋪設，僅適用于能夠鋪設軌道的焊縫，并且軌道的柔性在一定范圍內，無法適應焊縫形式的變換。大型設備屬于單件小批量產品，多數焊縫是非標結構，焊縫整體結構形式復雜，因此，這種軌道式結構的應用受到限制。

如專利申請號為201010180754.1，申請日為2010年5月14日，名稱為“焊接設定裝置、焊接機器人系統及焊接設定方法”的發明專利，其主要技術方案為：一種同時多層堆焊設定裝置，具備：層疊圖案確定部，其基于各輸入數據和層疊圖案數據基值，確定與對象的接頭對應的焊道的層疊圖案；單獨運轉用焊道確定部，其在對象的兩個接頭的層疊圖案中，表示對焊道進行組合時的熔敷金屬量的剖面面積的差值超過預定的閾值時，將剖面面積大的一方的焊道作為單獨運轉用焊道排除之后，確定同時焊接的組合；焊接諸條件確定部，其確定包含與基于輸入焊接條件算出的焊絲送給速度相對應的電流值及接縫形成位置的每個焊道焊接條件；動作程序生成部，其生成基于確定的焊接條件的機器人動作程序，并設定在機器人控制裝置內。上述專利的焊接機器人系統采用軌道式排布,?無法實現焊縫自動跟蹤識別及自主移動功能,而且該焊接系統適合流水線形式的焊接并不適合對大型鋼結構件實行自主焊接，焊縫類型區別較大。

又如專利申請號為201019063009.6，申請日為2010年2月5日，名稱為“一種用于注塑機機架的焊接機器人工作站系統”的發明專利，包括焊接機器人、焊接裝置、機器人移動滑臺、焊槍冷卻裝置、智能尋位跟蹤裝置和機器人控制箱，焊接機器人安裝在機器人移動滑臺上；焊接裝置分別與焊接機器人和焊槍冷卻裝置連接；機器人控制箱分別與焊接機器人、機器人移動滑臺、焊接裝置和智能尋位跟蹤裝置相連，用于控制焊接機器人的移動和焊接。上述專利的焊接機器人系統采用軌道式機器人焊接系統，無法實現機器人本體自動跟蹤焊縫自由移動并完成焊接而且該機器人針對注塑機機架焊接，焊縫類型范圍很有限。

清華大學開發了履帶式磁吸附自主移動焊接機器人，履帶式吸附移動機構吸附可靠性好但轉向性能差，造成機器人運動靈活性差、作業位置調整困難。北京石油化工學院開發了磁輪式自主移動焊接機器人，磁輪式吸附移動機構運動靈活性好但吸附能力差，機器人吸附可靠性低。所以現有的自主移動式焊接機器人存在運動靈活性和吸附能力不能兼具的問題。

發明內容

為了克服現有的氣電立焊自主移動式機器人存在運動靈活性和吸附能力不能兼具的問題，現在特別提出能滿足大型鋼結構立焊、兼具靈活性和吸附能力、高效高質量智能焊接的一種氣電立焊自主移動式機器人系統。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種氣電立焊自主移動式機器人系統，包括機器人本體、控制系統和氣電立焊系統，其特征在于：

機器人本體包括爬行機構和操作機構：所述爬行機構包括采用驅動轉向一體化磁輪的前輪模塊、采用永磁間隙吸附裝置的后輪模塊、連接前后輪的車架和安裝在車架上的電機驅動控制器；所述的操作機構包括十字滑塊和擺動機構，擺動機構前端夾持氣電立焊焊槍，水平和垂直兩個方向的自由度由兩個絲杠導軌組合單元組合而成的十字滑塊實現，擺動機構采用步進電機搭配蝸輪蝸桿減速器；

控制系統包括傳感系統、機器人本體控制箱和機器人主控系統；

氣電立焊焊接系統包括氣電立焊焊槍、焊接電源、送絲機、保護氣和焊接冷卻系統；

氣電立焊焊槍、氣電立焊焊接電源以及氣電立焊焊接系統之間的連接關系與其他焊接系統的焊槍、焊接電源以及焊接系統的連接關系存在明顯不同，但是上述不同之處以及具體如何連接是則本領域技術人員所知曉的。

機器人本體、控制系統和氣電立焊焊接系統三者通過線纜連接。

所述前輪模塊和后輪模塊分別安裝在車架兩端，在后輪模塊處設置有后輪底盤，后輪底盤上設置有永磁體；