[发明专利]一种基于ROV的局部干法水下焊接机器人

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水下焊接装置，具体地说是一种基于ROV的水下焊接机器人。

背景技术

近年来，随着海洋结构物建设的增多，其水下有关设施的组装、维修，对水下焊接技术提出了更高的要求。目前，水下焊接的质量、效率、自动化程度还远远满足不了人们的要求，很大一部分的水下焊接还是由潜水员施工完成，不仅效率低，而且危险大。为保证水下焊接质量、降低生产成本、提高生产效率以及突破水下焊接的水深限制等，很有必要研制和开发水下焊接机器人。

水下焊接机器人属于特种机器人，它由水下焊接技术和水下机器人技术结合产生，代表了水下焊接自动化的发展方向。但是由于水下环境的复杂性和不确定性，目前水下遥控焊接还处在研究起步阶段，并没有真正意义上的焊接机器人进行完全无人的水下焊接活动。英国Cranfield大学海洋技术研究中心从焊接规划、操作员培训、离线编程等方面出发，用Workspace软件和ASEAIRBL6/2机器人组建了一套水下焊接的遥控仿真系统，在该系统上进行了水下环境模拟、远端操作以及避障等研究。南昌大学针对水下焊接机器人柔性履带的吸附与张紧问题进行了研究，并开发了适合水下环境的焊缝传感系统，进行了水下焊接焊缝的基础测试。华南理工大学水下焊接课题组则在焊缝跟踪系统和视觉传感器方面做了一些深入的探索和研究，为国内水下焊接机器人的发展奠定了一定的基础。因此，对水下焊接进行更深入的研究并开发水下焊接机器人，对于发展海洋事业、实现人类梦想有着十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现全位置、高效率、低成本的水下焊接的基于ROV的局部干法水下焊接机器人。

本发明的目的是这样实现的：包括ROV、安装在ROV上的焊接机械手；所述ROV包括框架，安装在框架上的垂向辅助推进器、垂向主推进器、水平推进器，框架上部设置有浮力材料，框架的中部设置电子设备密封舱、焊接设备密封舱，框架的前方设置成像声纳、水下照明装置，框架两侧设置摄像系统，框架底部设置管道固定爪、液压桩脚、水下液压泵；ROV通过脐带电缆与母船上的水面控制系统相连；焊接机械手的前部设置局部干法电弧焊枪和焊缝跟踪装置。

本发明还可以包括：

1、焊接机械手位于框架前方的中间，在焊接机械手的一侧设置辅助机械手。

2、局部干法电弧焊枪的前端的焊枪喷嘴为水帘式焊枪喷嘴。

利用本发明的基于ROV的局部干法水下焊接机器人的焊接方法主要包括如下步骤：

步骤1：母船释放ROV，ROV通过自身微负浮力及推进器到达所要作业位置上方，通过声呐测量桩脚距工件之间精确距离，由操纵杆控制推进器调整机体姿态，释放液压桩脚使机器人平稳着陆，固定抓抓取工件使两者相对静止；

步骤2：利用辅助机械手对工件的待焊部位进行表面清理和打磨等工作，以便进行焊接作业；

步骤3：焊接时，在水帘式焊枪喷嘴的外层喷射出高压水，在喷嘴的四周形成一个水帘，阻挡外面的水入侵，由内层喷嘴喷出保护气体，形成一个气相区，保证电弧在气相区中稳定燃烧；

步骤4：根据待焊工件和工作水深等实际情况，预置焊接工艺参数，利用焊缝跟踪装置18和焊接机械手的移动完成工件的焊接；

步骤5：利用水下焊接摄像机监视和记录焊接操作的整个过程，利用焊接质量分析仪对焊接过程中的焊接电流、电弧电压等工艺数据进行实时采集和统计分析，通过脐带电缆将焊接参数和焊缝图像传回水面控制系统，以便对其焊接质量进行分析并及时调整；

步骤6：焊接结束后，关闭焊接电源，收回焊接机械手，松开抓取装置，ROV自身推进器上浮，回收。

所述释放液压桩脚着陆，固定爪抓取工件。对于板的焊接，桩脚着陆于板的正上方，可使工件与ROV相对静止；对于管道的焊接，由管道支架将管道架空，桩脚着陆于管的两侧，固定爪将管道环抱抓紧使管道与ROV相对静止。