[發明專利]一種用于狹窄空間焊接的自主移動機器人系統

有效

• 申請號: 201310425319.4
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103480954A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 張華;葉艷輝;高延峰;熊德琛;陳慶東;葛斯嘉
• 申請（專利權）人: 吉首沃華德機器人科技有限責任公司
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/12;B23K9/10;B23K9/32;B25J5/00;B25J9/18
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 夏材祥

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，具體地涉及一種用于狹窄空間結構件焊接的自主移動機器人系統。?

背景技術

?????隨著對焊接的質量和焊接效率的要求越來越高，人工焊接成本提高，使得焊接機器人的需求和使用也越來越廣泛。?

由于狹窄空間的焊接，如船艙、集裝箱內部的焊接，具有作業空間狹小，焊接工人作業時身體不能自由伸展，工作條件十分惡劣，另外，這些結構大多頂部密封，光線比較昏暗，焊接時的煙塵難以排出，對焊接工人的身體傷害很大，甚至導致死亡等特點。?

對于現有的工業機器人來說，其手臂長度一般為1.5-2.0m，由于其底座不能移動，所以不能焊接大尺寸的工件。對于龍門式焊接機器人來說，雖然焊接尺寸較大，但也僅限于車間的空間范圍內。而上述結構一般尺寸很大，多數要在車間外進行焊接。此外，目前工業中應用的焊接機器人需要用編程或示教方式進行工作，對于這種體型龐大，需要在工地和現場進行焊接的工件難以適應。雖然國內外也開發了很多移動式焊接機器人，用以解決大型工件的施工現場自動焊接問題，但這些機器人都是針對大型開闊區域的焊接作業，系統復雜，使用和移動不方便，難以適應狹窄空間的焊接自動化要求。?

發明內容

本發明的目的是針對狹窄空間焊接要求，提供一種自主移動焊接機器人系統。特別涉及一種能夠實現狹窄空間、封閉環境下鋼結構件焊接的自主移動焊接機器人系統。?

本發明所述用于狹窄空間焊接的自主移動機器人系統包括：移動機器人本體，控制系統和MIG/MAG焊接系統；?

移動機器人本體包括機器人底盤，焊炬調節裝置和焊接線纜固定裝置；

控制系統包括傳感系統和機器人控制箱；

MIG/MAG焊接系統包括焊槍、焊接電源、送絲機和保護氣；

移動機器人本體，控制系統和MIG/MAG焊接系統三者通過線纜相連接。

所述機器人底盤包括采用驅動裝置，導向輪，可調永磁間隙吸附裝置和安裝上述裝置的機體；所述機器人底盤采用三輪差速驅動結構形式，兩驅動輪與導向輪構成機器人本體運動平面；利用兩后驅動輪差速實現機器人本體的移動和轉向；所述驅動裝置包括一驅動軸、兩步進電機、兩減速器、兩對傳動齒輪、兩驅動輪和兩驅動軸支座組成；所述驅動輪上安裝絕緣橡膠輪胎，增加與焊接工件表面的摩擦系數，同時使機器人本體與焊接工件絕緣；所述的導向輪包括萬向球和絕緣套，采用螺栓安裝于機體前部，與兩驅動輪構成機器人移動平面，且通過絕緣套與機體絕緣；所述的萬向球包括導向輪本體，鋼珠，壓蓋，彈性檔圈，鋼球；所述永磁間隙吸附裝置包括磁鐵調節手柄、磁鐵凸輪軸、磁鐵凸輪軸套、磁鐵傳動板、磁座、永磁鐵、磁座軸承座、磁座軸，永磁鐵通過磁鐵傳動板固定安裝在磁座中，磁座通過磁座軸承座與支承底盤相連接，且可以繞磁座軸轉動，磁鐵調節手柄與磁鐵凸輪軸相連接；所述永磁間隙吸附裝置安裝于導向輪和驅動軸之間，吸附裝置與導磁工作之間的吸附力通過轉動磁鐵調節手柄來調節其兩者之間氣隙實現；?

所述焊炬調節裝置包括十字滑塊和焊炬連接裝置；十字滑塊由水平滑塊和垂直滑塊組成，水平滑塊由一個滾珠絲桿導軌和步進電機組成，垂直滑塊由一可手動調節的螺桿組成，且通過連接板安裝于機體上；所述焊炬連接裝置結構包括：焊炬連接座，墊片，焊炬連接軸，調節手柄，焊炬連接板和螺母；焊炬連接板通過螺栓安裝于水平滑塊上；焊炬與焊炬連接座采用螺栓連接，焊炬連接座通過焊炬連接軸安裝于連接板上，且通過一螺母擰緊；焊炬連接軸一端與調節手柄相連；

所述焊接線纜固定裝置包括固定座、線纜座、線纜座軸、線纜座蓋、夾緊螺栓、夾緊螺母；所述的固定座通過螺栓固定于焊接機器人機體上；所述固定座與線纜座通過連接螺栓與連接螺母連接，且可相對轉動；所述的線纜座與線纜座蓋通過線纜座軸相連；焊接線纜安裝于線纜座與線纜座蓋之間，并通過夾緊螺栓和夾緊螺母固定夾緊；

所述傳感系統由旋轉電弧傳感器、電流霍爾傳感器、避障傳感器和防跌落傳感器，旋轉電弧傳感器與焊槍組成一體安裝于焊炬連接裝置前端；所述霍爾傳感器固定于焊接電纜上，用于檢測焊接過程中的電流信號；所述避障傳感器采用超聲傳感器，安裝于機體前部；所述防跌落傳感器采用光電傳感器，安裝于機體四周；

所述機器人控制箱包括主控制器和步進電機驅動器，且安裝于移動平臺上；所述主控制器與傳感系統、步進電機驅動器通過電纜相連；所述步進電機驅動器與步進電機通過電纜相連；

所述MIG/MAG焊接系統包括焊槍、焊接電源、送絲機和保護氣與機器人上的焊槍通過線纜相連；

所述用于狹窄空間焊接的自主移動機器人系統的工作方式如下：