[發(fā)明專利]用于水下焊接的機器人、機器人系統(tǒng)及作業(yè)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711002823.8
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107718046A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董鵬飛;陳國棟;巴金玉;杜佳;胡海翔;周軍;張美玲;陳少南;鄧志燕;吳玉
• 申請（專利權(quán)）人: 中廣核研究院有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: B25J18/00
• 分類號: B25J18/00;B25J19/00;B23K37/00;G21C21/00
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司44202
• 代理人: 張艷美,郝傳鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于水下焊接的機器人、機器人系統(tǒng)及作業(yè)方法。

背景技術(shù)

隨著核電工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，核電站放射性容器的使用也越來越多，如反應(yīng)堆壓力容器、蒸發(fā)器、冷凝器、乏燃料水池、換料水池等，由于輻射應(yīng)力的影響和使用時間的增多，容器表面產(chǎn)生了嚴重威脅核電站安全運行的表面腐蝕和腐蝕裂紋，因此需要進行漏點補板焊接、裂紋開破口補焊、磨損腐蝕表面堆焊等形式的焊接修復(fù)，為了降低核輻射對施工人員和周圍環(huán)境的影響，焊接需要在水中進行。現(xiàn)階段，主要是通過潛水焊工穿著厚重的專業(yè)防護服進行水下手工焊接或者利用水下焊接機器人進行水下焊接。

通過潛水焊工穿著厚重的專業(yè)防護服進行水下手工焊接，由于作業(yè)環(huán)境非常惡劣，而潛水焊工直接暴露在核輻射環(huán)境中，焊工作業(yè)時間通常不超過一個小時，并且還需要對潛水焊工受到的輻射劑量進行監(jiān)控，投入的成本很高。因此，采用水下焊接機器人進行放射性容器焊接修復(fù)，能夠極大的降低人員輻射成本和停堆成本，對于核電維修具有重要意義；而通過水下焊接機器人進行焊接時，機器人在水下行駛和維修的過程中，需要對水下焊接機器人的作業(yè)路徑進行導(dǎo)航，同時對容器表面的焊縫進行檢索，并能夠準確識別和定位焊縫。現(xiàn)階段主要是通過攝像機裝置進行焊縫檢測，水上計算機分析處理攝像機裝置檢測到的焊縫圖像，計算出焊縫的坐標(biāo)信息并控制機器人進行焊接。

然而現(xiàn)有技術(shù)中存在以下不足：由于焊縫具有一定的深度，僅通過攝像機裝置無法獲得焊縫的準確的深度信息；再者，由于水下環(huán)境復(fù)雜，干擾較多，通過攝像機裝置進行焊縫檢測時，特性點匹配難度大，無法獲得準確的焊縫坐標(biāo)信息，難以實現(xiàn)實時精確的焊縫檢測和定位。

因此，亟需一種能準確地對焊縫進行檢測，獲得準確的焊縫坐標(biāo)信息的用于水下焊接的機器人。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于水下焊接的機器人，能夠準確地對焊縫進行檢測，獲得準確的焊縫坐標(biāo)信息。

本發(fā)明的另一目的是提供一種用于水下焊接的機器人系統(tǒng)，能夠準確地對焊縫進行檢測，獲得準確的焊縫坐標(biāo)信息。

本發(fā)明的又一目的是提供一種用于水下焊接的機器人系統(tǒng)的作業(yè)方法，能夠準確地對焊縫進行檢測，獲得準確的焊縫坐標(biāo)信息。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于水下焊接的機器人，可在外部控制監(jiān)控模組的控制下對焊縫進行識別及焊接，所述用于水下焊接的機器人包括移動載體，安裝在所述移動載體上的全景攝像模塊和多自由度機械臂，安裝在所述多自由度機械臂的自由端的焊槍及視覺檢測模塊，以及通信模塊，所述移動載體、全景攝像模塊、多自由度機械臂及視覺檢測模塊分別通過所述通信模塊與所述控制監(jiān)控模組通信連接，所述全景攝像模塊用來檢索目標(biāo)對象的焊縫的位置并傳送至所述控制監(jiān)控模組及為所述移動載體提供導(dǎo)航，所述移動載體用來根據(jù)所述控制監(jiān)控模組的控制前往所述焊縫的所在位置，所述視覺檢測模塊包括第一攝像機、第二攝像機及位于所述第一、第二攝像機之間的激光器，所述第一、第二攝像機用于對所述焊縫進行定位、實時采集所述激光器射在所述焊縫的激光圖像以及實時監(jiān)控所述焊槍的焊接過程并將相關(guān)的圖像信息傳送至所述控制監(jiān)控模組，所述激光器用于發(fā)出激光對所述焊縫進行完整掃描，所述焊槍用于根據(jù)所述控制監(jiān)控模組發(fā)出的指令對所述焊縫的對應(yīng)點位進行焊接，所述多自由度機械臂用于根據(jù)所述控制監(jiān)控模組的控制進行動作以調(diào)整所述第一、第二攝像機、激光器及焊槍的位置。

較佳地，所述激光器為線性激光器，所述線性激光器發(fā)射的一字線激光投射在所述焊縫上并對所述焊縫進行完整掃描。

較佳地，所述視覺檢測模塊還包括為所述第一、第二攝像機提供照明的光源。

較佳地，所述光源包括第一光源和第二光源，所述第一、第二攝像機設(shè)置在所述第一、第二光源之間。

較佳地，所述焊槍安裝在所述多自由度機械臂的末端關(guān)節(jié)，所述視覺檢測模塊安裝在所述多自由度機械臂的與所述末端關(guān)節(jié)同軸轉(zhuǎn)動連接的鄰末端關(guān)節(jié)。

較佳地，所述第一攝像機、第二攝像機以及激光器通過安裝架安裝于所述多自由度機械臂，所述安裝架包括安裝至所述多自由度機械臂上的安裝部、與所述安裝部相連的安裝架本體、安裝在所述安裝架本體上的用于安裝所述第一、第二攝像機的兩攝像機支架及用于安裝所述激光器的激光器支架，兩所述攝像機支架可相對滑動地安裝在所述安裝架本體上，所述激光器支架角度可調(diào)地安裝在所述安裝架本體上，通過調(diào)整激光器支架的角度從而調(diào)整激光器的角度，使得激光器發(fā)射的激光能夠在第一、第二攝像機的畫面中同時顯示。