[发明专利]一种气电立焊自主移动式机器人系统

说明书

技术领域

本发明属于机器人焊接技术领域，具体来说是用于大型钢结构气电立焊的一种气电立焊自主移动式机器人系统。

背景技术

大型钢结构的焊接以立焊和横焊为主。对于大型钢结构立焊位置的焊接，由于部件本身结构、重量影响不适合旋转或转动，手工焊接劳动强度大、危险性高且焊接质量无法保证，迫切需要实现焊接自动化。

目前常用的大型钢结构立焊自动化设备是轨道式机器人焊接系统，该系统由机器人运行轨道、机器人及焊接系统组成，使用时需要预先进行轨道铺设，仅适用于能够铺设轨道的焊缝，并且轨道的柔性在一定范围内，无法适应焊缝形式的变换。大型设备属于单件小批量产品，多数焊缝是非标结构，焊缝整体结构形式复杂，因此，这种轨道式结构的应用受到限制。

如专利申请号为201010180754.1，申请日为2010年5月14日，名称为“焊接设定装置、焊接机器人系统及焊接设定方法”的发明专利，其主要技术方案为：一种同时多层堆焊设定装置，具备：层叠图案确定部，其基于各输入数据和层叠图案数据基值，确定与对象的接头对应的焊道的层叠图案；单独运转用焊道确定部，其在对象的两个接头的层叠图案中，表示对焊道进行组合时的熔敷金属量的剖面面积的差值超过预定的阈值时，将剖面面积大的一方的焊道作为单独运转用焊道排除之后，确定同时焊接的组合；焊接诸条件确定部，其确定包含与基于输入焊接条件算出的焊丝送给速度相对应的电流值及接缝形成位置的每个焊道焊接条件；动作程序生成部，其生成基于确定的焊接条件的机器人动作程序，并设定在机器人控制装置内。上述专利的焊接机器人系统采用轨道式排布, 无法实现焊缝自动跟踪识别及自主移动功能,而且该焊接系统适合流水线形式的焊接并不适合对大型钢结构件实行自主焊接，焊缝类型区别较大。

又如专利申请号为201019063009.6，申请日为2010年2月5日，名称为“一种用于注塑机机架的焊接机器人工作站系统”的发明专利，包括焊接机器人、焊接装置、机器人移动滑台、焊枪冷却装置、智能寻位跟踪装置和机器人控制箱，焊接机器人安装在机器人移动滑台上；焊接装置分别与焊接机器人和焊枪冷却装置连接；机器人控制箱分别与焊接机器人、机器人移动滑台、焊接装置和智能寻位跟踪装置相连，用于控制焊接机器人的移动和焊接。上述专利的焊接机器人系统采用轨道式机器人焊接系统，无法实现机器人本体自动跟踪焊缝自由移动并完成焊接而且该机器人针对注塑机机架焊接，焊缝类型范围很有限。

清华大学开发了履带式磁吸附自主移动焊接机器人，履带式吸附移动机构吸附可靠性好但转向性能差，造成机器人运动灵活性差、作业位置调整困难。北京石油化工学院开发了磁轮式自主移动焊接机器人，磁轮式吸附移动机构运动灵活性好但吸附能力差，机器人吸附可靠性低。所以现有的自主移动式焊接机器人存在运动灵活性和吸附能力不能兼具的问题。

发明内容

为了克服现有的气电立焊自主移动式机器人存在运动灵活性和吸附能力不能兼具的问题，现在特别提出能满足大型钢结构立焊、兼具灵活性和吸附能力、高效高质量智能焊接的一种气电立焊自主移动式机器人系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种气电立焊自主移动式机器人系统，包括机器人本体、控制系统和气电立焊系统，其特征在于：

机器人本体包括爬行机构和操作机构：所述爬行机构包括采用驱动转向一体化磁轮的前轮模块、采用永磁间隙吸附装置的后轮模块、连接前后轮的车架和安装在车架上的电机驱动控制器；所述的操作机构包括十字滑块和摆动机构，摆动机构前端夹持气电立焊焊枪，水平和垂直两个方向的自由度由两个丝杠导轨组合单元组合而成的十字滑块实现，摆动机构采用步进电机搭配蜗轮蜗杆减速器；

控制系统包括传感系统、机器人本体控制箱和机器人主控系统；

气电立焊焊接系统包括气电立焊焊枪、焊接电源、送丝机、保护气和焊接冷却系统；

气电立焊焊枪、气电立焊焊接电源以及气电立焊焊接系统之间的连接关系与其他焊接系统的焊枪、焊接电源以及焊接系统的连接关系存在明显不同，但是上述不同之处以及具体如何连接是则本领域技术人员所知晓的。

机器人本体、控制系统和气电立焊焊接系统三者通过线缆连接。

所述前轮模块和后轮模块分别安装在车架两端，在后轮模块处设置有后轮底盘，后轮底盘上设置有永磁体；