專利名稱：一種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)器人焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雙面雙弧焊接エ藝是針對(duì)大型厚壁エ件采用對(duì)稱坡ロ雙面同時(shí)施焊，相對(duì)于傳統(tǒng)的大厚板非對(duì)稱坡ロ，無(wú)需進(jìn)行先焊面后熱、后焊面氣刨前預(yù)熱、碳弧氣刨、打磨、磁粉檢驗(yàn)等多道中間施工エ序，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，顯著提高焊接生產(chǎn)效率，縮短了施工周期，降低了生產(chǎn)成本。
如專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200410082758. O,申請(qǐng)日為2004-11_8，名稱為“雙面雙弧焊焊接方法”的發(fā)明專利，其技術(shù)方案為將待焊接的エ件連接部位制作成雙面焊接坡ロ ；焊接前，對(duì)制成的雙面焊接坡ロ及其兩側(cè)表面進(jìn)行打磨，井清洗坡ロ及其兩側(cè)表面；首先以兩臺(tái)焊機(jī)的兩個(gè)焊槍引出的兩個(gè)獨(dú)立電弧，分別在雙面焊接坡ロ進(jìn)行雙面雙弧對(duì)稱打底焊接；打底焊接后再以兩個(gè)獨(dú)立電弧分別在雙面焊接坡ロ進(jìn)行雙面雙弧填充焊接。上述專利兩臺(tái)焊機(jī)的兩個(gè)焊槍引出兩個(gè)獨(dú)立的電弧，分別在雙面焊接坡ロ進(jìn)行雙面雙弧打底和填充焊接。再如專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910039788. 6，申請(qǐng)日為2009_5_26，名稱為“立式雙面雙
弧等離子對(duì)稱焊接方法”的發(fā)明專利，其技術(shù)方案為將エ件沿焊縫方向豎直放置，在エ件正反兩面兩側(cè)分別水平設(shè)置變極性等離子弧焊焊槍，和熔化極惰性氣體保護(hù)焊焊槍或非熔化極惰性氣體保護(hù)焊焊槍。上述專利給出了一種立式雙面雙弧等離子對(duì)稱焊接方法，雙面焊槍采用等離子和熔化極或非熔化極的焊接方法進(jìn)行焊接，結(jié)合等離子弧和熔化極或非熔化極電弧的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)雙面焊接過(guò)程。上述兩種專利只給出了雙面雙弧的焊接方法。要實(shí)現(xiàn)雙面雙弧的焊接，靠人工手持焊槍很難保證焊接質(zhì)量和焊接效率，同時(shí)增加了工人的焊接勞動(dòng)強(qiáng)度。為提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，改善工人勞動(dòng)環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般由焊接承載機(jī)構(gòu)、焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。承載機(jī)構(gòu)又分為固定式エ業(yè)機(jī)械手、軌道式小車、自主移動(dòng)式機(jī)構(gòu)；焊接系統(tǒng)由焊接電源、焊槍、保護(hù)氣、送絲機(jī)構(gòu)等組成；控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)承載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、跟蹤、焊接質(zhì)量控制等。目前常用于自動(dòng)化焊接的是軌道式機(jī)器人焊接系統(tǒng)，該系統(tǒng)由機(jī)器人運(yùn)行軌道、機(jī)器人及焊接系統(tǒng)組成，使用時(shí)需要預(yù)先進(jìn)行軌道鋪設(shè)，僅適用于能夠鋪設(shè)軌道的直焊縫，并且軌道的柔性在一定范圍內(nèi)，無(wú)法適應(yīng)焊縫形式的變換。清華大學(xué)開發(fā)了履帶式磁吸附自主移動(dòng)式焊接機(jī)器人，履帶式吸附移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸附可靠性好，但其轉(zhuǎn)向性能受限，造成機(jī)器人系統(tǒng)全位置作業(yè)運(yùn)動(dòng)靈活性不足，作業(yè)位置調(diào)整困難。北京石油化工學(xué)院開發(fā)了磁輪式自主移動(dòng)焊接機(jī)器人，其移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活性好，但是吸附能力差。本發(fā)明提出ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，結(jié)合雙面雙弧焊接エ藝，給出自主移動(dòng)式機(jī)器人本體、系統(tǒng)組成及系統(tǒng)控制。綜上所述，現(xiàn)有的機(jī)器人或者是運(yùn)動(dòng)靈活性較好而負(fù)載能力差，或者是負(fù)載能力強(qiáng)而運(yùn)動(dòng)靈活性差，未能較好地解決機(jī)器人移動(dòng)和吸附的矛盾，綜合性能不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)在移動(dòng)性和吸附能力兩方面綜合性能的不足，設(shè)計(jì)ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和焊接系統(tǒng)，其特征在于
機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)所述爬行機(jī)構(gòu)包括采用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)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(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，所述爬行機(jī)構(gòu)為三輪結(jié)構(gòu)，三輪均為驅(qū)動(dòng)輪，采用冗余控制轉(zhuǎn)向方式實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向；操作機(jī)構(gòu)安裝在爬行機(jī)構(gòu)上；
控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機(jī)器人本體控制箱和機(jī)器人主控系統(tǒng)；所述傳感系統(tǒng)包括激光跟蹤傳感器、環(huán)境監(jiān)控傳感器和熔池監(jiān)控傳感器；
焊接系統(tǒng)包括焊槍、焊接電源、送絲機(jī)、保護(hù)氣、遙操作手控盒；
機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和焊接系統(tǒng)三者通過(guò)線纜連接；
所述機(jī)器人本體為2臺(tái)，機(jī)器人本體控制箱為2套，傳感系統(tǒng)為2套，焊槍為2個(gè)；上述兩套設(shè)備對(duì)稱設(shè)置，所述2臺(tái)機(jī)器人本體分別吸附在待焊接エ件兩側(cè)。兩套焊接系統(tǒng)的設(shè)置并不是簡(jiǎn)單的將各自獨(dú)立的焊接系統(tǒng)進(jìn)行疊加，而是需要在控制箱內(nèi)對(duì)兩套焊機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，使得兩套系統(tǒng)能夠配合完成焊接工作，而不是各自簡(jiǎn)單的獨(dú)立工作并，但是上述控制箱內(nèi)部做出的設(shè)置是則本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的。所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪裝置的具體結(jié)構(gòu)為后輪底盤為軛鐵與環(huán)繞車輪安裝在后輪底盤上的永磁體一起構(gòu)成磁路的一部分，直流電機(jī)后接ニ級(jí)減速器帶動(dòng)車輪，所述ニ級(jí)減速器的第一級(jí)為行星齒輪減速器，第二級(jí)為渦輪蝸桿減速器，渦輪蝸桿減速器通過(guò)螺釘連接安裝在后輪底盤上；直流無(wú)刷電機(jī)及行星齒輪減速器經(jīng)過(guò)20齒直齒錐齒輪和40齒直齒錐齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)錐齒輪軸旋轉(zhuǎn)，錐齒輪軸再通過(guò)19齒圓柱齒輪和60齒圓柱齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)板通過(guò)螺釘聯(lián)接固定；
所述永磁間隙吸附裝置環(huán)繞后輪，并且安裝在底盤上，所述永磁間隙吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過(guò)調(diào)節(jié)底盤和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙，永磁間隙吸附裝置包括12塊沿厚度方向充磁的釹鐵硼永磁體，每個(gè)后輪各布置6塊永磁體，相鄰永磁體的電極相異，N極和S極交錯(cuò)排列構(gòu)成磁路。操作機(jī)構(gòu)包括十字滑塊和擺動(dòng)器組成水平和垂直兩個(gè)方向的兩個(gè)自由度采用絲杠導(dǎo)軌，擺動(dòng)器為步進(jìn)電機(jī)搭配蝸輪蝸桿減速器；
所述的操作機(jī)構(gòu)具體包括十字滑塊橫軸、十字滑塊縱軸、連接臂、焊縫跟蹤傳感器連接件和擺動(dòng)器連接件，十字滑塊橫軸與十字滑塊縱軸是分別包括步進(jìn)電機(jī)與精密滾珠絲杠導(dǎo)軌，焊縫跟蹤傳感器安裝在連接件的前端，擺動(dòng)器連接件安裝在連接臂的端部，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在擺動(dòng)器連接件上，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)前端夾持焊槍，焊槍夾持及姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)。進(jìn)ー步的，所述底盤為低碳鋼，作為軛鐵與環(huán)繞車輪安裝在后輪底盤上的永磁體一起構(gòu)成磁路。
機(jī)器人控制系統(tǒng)采用宏觀遙控微觀自主的控制方式，即操作者利用遙控手操盒控制2臺(tái)機(jī)器人分別運(yùn)動(dòng)到起弧位置附近，再由機(jī)器人傳感控制系統(tǒng)完成起始點(diǎn)位置的調(diào)整，最后由自主識(shí)別跟蹤焊縫實(shí)現(xiàn)焊縫坡ロ中心點(diǎn)位置跟蹤。機(jī)器人控制系統(tǒng)采用PCC或者其他エ業(yè)PC作為主控系統(tǒng)，單臺(tái)激光跟蹤傳感系統(tǒng)采集的坡ロ中心點(diǎn)偏差信號(hào)控制機(jī)器人本體和操作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，2臺(tái)機(jī)器人之間的配合由機(jī)器人主控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制；焊接系統(tǒng)的控制包含起弧收弧等開關(guān)量控制、エ藝參數(shù)設(shè)置。所述打底焊時(shí)2臺(tái)機(jī)器人實(shí)施非對(duì)稱焊接，填充焊時(shí)2臺(tái)機(jī)器人對(duì)稱焊接。所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪具體結(jié)構(gòu)為側(cè)傾轉(zhuǎn)軸一端安裝在車體固定框架上，另一端轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板連接，轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板、轉(zhuǎn)臺(tái)支撐立柱和轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板連接，轉(zhuǎn)臺(tái)蓋板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，圓錐滾子軸承安裝在兩個(gè)支撐板上，轉(zhuǎn)向軸支承在圓錐滾子軸承上，轉(zhuǎn)向軸與60齒直齒齒輪連接，角度傳感器輸入軸與轉(zhuǎn)向軸固接，角度傳感器支撐桿與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，角度傳感器與角度傳感器支撐桿連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，轉(zhuǎn) 向減速電機(jī)與轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板連接，20齒直齒錐齒輪固接在轉(zhuǎn)向減速電機(jī)輸出軸上，與之相嚙合的40齒直齒錐齒輪連接安裝在錐齒輪軸上，錐齒輪軸由安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板的第一深溝球軸承支承，錐齒輪軸的另ー側(cè)與19齒直齒齒輪通過(guò)平鍵聯(lián)接，19齒直齒齒輪與60齒直齒齒輪嚙合，轉(zhuǎn)向軸的下端與轉(zhuǎn)向基板連接，車輪左側(cè)安裝板、車輪右側(cè)安裝板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)向基板連接，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板連接，小同步帶輪軸與驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)的輸出軸固接，小同步帶輪通過(guò)平鍵聯(lián)接安裝在小同步帶輪軸上，前輪模塊永磁體和車輪軛鐵通過(guò)平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸上，車輪軸通過(guò)第一深溝球軸承和第二深溝球軸承支承在車輪左側(cè)安裝板和車輪右側(cè)安裝板之間，大同步帶輪通過(guò)平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸的另ー側(cè)，大同步帶輪和小同步帶輪之間由同步帶聯(lián)接，張緊輥輪與張緊輥輪支撐桿之間通過(guò)螺釘連接，張緊輥輪支撐桿通過(guò)螺釘安裝在車輪左側(cè)安裝板上，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)與車輪軸之間通過(guò)同步帶傳動(dòng)，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸下部安裝有車輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及滾輪，所述轉(zhuǎn)向軸線與車輪軸線垂直正交。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
I、本發(fā)明所述爬行裝置采用接觸式磁輪吸附(即驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪)和非接觸式間隙吸附(即包括永磁間隙吸附裝置)的復(fù)合方式，三輪結(jié)構(gòu)，所有車輪均為驅(qū)動(dòng)輪，采用冗余控制轉(zhuǎn)向方式，依靠?jī)珊筝喌牟钏偌扒拜喌氖芸剞D(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向，通過(guò)前輪轉(zhuǎn)向角度的精確控制提高了爬壁機(jī)器人轉(zhuǎn)向精度，運(yùn)動(dòng)靈活性好，可繞車體中心轉(zhuǎn)向，最小轉(zhuǎn)向半徑為0，機(jī)器人可在導(dǎo)磁壁面可靠吸附并實(shí)現(xiàn)自主靈活移動(dòng)。2、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)引入冗余控制方式，依靠?jī)珊筝喌牟钏偌扒拜喌氖芸剞D(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向，通過(guò)前輪轉(zhuǎn)向角度的精確控制提高了爬壁機(jī)器人轉(zhuǎn)向精度。3、本發(fā)明同時(shí)采用了磁輪和永磁間隙吸附裝置，前輪采用磁輪，在保證吸附力的同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)的緊湊性，同時(shí)環(huán)繞后輪在底盤上安裝了永磁間隙吸附裝置，保證爬壁機(jī)器人具有強(qiáng)負(fù)載能力。4、本發(fā)明所述的雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)采用接觸式磁輪吸附和非接觸式間隙吸附的復(fù)合方式以及三輪全驅(qū)動(dòng)式移動(dòng)方式，機(jī)器人可在大型鋼結(jié)構(gòu)厚板表面全位置自主靈活移動(dòng)、可靠吸附并實(shí)施雙面雙弧焊接作業(yè)，系統(tǒng)綜合性能好。5、本發(fā)明所述的雙面雙弧焊接自主移動(dòng)式機(jī)器人系統(tǒng)采用“宏觀遙控，微觀自主”的控制方式，完成焊接起始位置的尋找及調(diào)整，可自主識(shí)別坡ロ中心點(diǎn)，具備焊接參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置及在線調(diào)節(jié)功能，具備宏觀エ件環(huán)境監(jiān)控及微觀熔池監(jiān)控能力。6、驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)與車輪軸之間通過(guò)同步帶傳動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)傳動(dòng)中心距可以獲得較大的安裝空間，安裝較大功率的驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)從而提高驅(qū)動(dòng)カ矩。7、設(shè)置了獨(dú)立的轉(zhuǎn)向自由度且使轉(zhuǎn)向軸線與車輪軸線垂直正交，可以實(shí)現(xiàn)車輪的獨(dú)立轉(zhuǎn)向，提高爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性。8、設(shè)置了被動(dòng)的側(cè)傾自由度且通過(guò)側(cè)傾限制塊限制側(cè)傾轉(zhuǎn)角在正負(fù)10度以內(nèi)，使爬壁機(jī)器人具有了較好的曲面適應(yīng)能力。9、側(cè)傾限制塊通過(guò)機(jī)械限位實(shí)現(xiàn)限制側(cè)傾角度的功能。10、所述轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)和車輪滾動(dòng)都設(shè)置有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。11、兩個(gè)自主移動(dòng)式機(jī)器人與兩把焊槍相互結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)在于兩套焊接機(jī)器人系統(tǒng)能在自主移動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙面雙弧焊接，保證了焊接質(zhì)量、減少了焊接變形、降低接頭應(yīng)力。


圖I本發(fā)明提出的雙面雙弧焊接自主移動(dòng)式機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2本發(fā)明提出的雙面雙弧焊接自主移動(dòng)式機(jī)器人系統(tǒng)的爬行機(jī)構(gòu)。圖3本發(fā)明提出的雙面雙弧焊接自主移動(dòng)式機(jī)器人系統(tǒng)的操作機(jī)構(gòu)。圖4本發(fā)明提出的雙面雙弧焊接自主移動(dòng)式機(jī)器人控制系統(tǒng)圖。圖5為本發(fā)明提出的雙面雙弧焊接自主移動(dòng)式機(jī)器人系統(tǒng)的爬行機(jī)構(gòu)后輪模塊部分。圖6為永磁間隙吸附裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為前輪過(guò)轉(zhuǎn)向軸和錐齒輪軸的剖視圖。圖9為磁輪剖視圖。附圖中11機(jī)器人本體，12爬行機(jī)構(gòu)，13操作機(jī)構(gòu)，14焊槍，15激光跟蹤傳感器，16熔池監(jiān)控傳感器，17環(huán)境監(jiān)控傳感器；
21前輪模塊，22車架，23電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，24后輪模塊；
31十字滑塊橫軸、32十字滑塊縱軸、33連接臂、34焊縫跟蹤傳感器連接件、35擺動(dòng)器連接件，36擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，38焊縫跟蹤傳感器。39前輪模塊永磁體，40軛鐵。51永磁體，52底盤，53車輪，54渦輪蝸桿減速器，55行星齒輪減速器，56電機(jī)；57同步帶，58減速器，59轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)板，60 .20齒直齒錐齒輪；
61轉(zhuǎn)向軸，62. 60齒圓柱齒輪，63. 19齒圓柱齒輪，64錐齒輪軸，65. 40齒直齒錐齒輪。
具體實(shí)施例方式ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和焊接系統(tǒng)，其特征在于
機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)所述爬行機(jī)構(gòu)包括采用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)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(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，所述爬行機(jī)構(gòu)為三輪結(jié)構(gòu)，三輪均為驅(qū)動(dòng)輪，采用冗余控制轉(zhuǎn)向方式實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向；操作機(jī)構(gòu)安裝在爬行機(jī)構(gòu)上；
控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機(jī)器人本體控制箱和機(jī)器人主控系統(tǒng)；所述傳感系統(tǒng)包括激光跟蹤傳感器、環(huán)境監(jiān)控傳感器和熔池監(jiān)控傳感器；
焊接系統(tǒng)包括焊槍、焊接電源、送絲機(jī)、保護(hù)氣、遙操作手控盒；
機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和焊接系統(tǒng)三者通過(guò)線纜連接；
所述機(jī)器人本體為2臺(tái)，機(jī)器人本體控制箱為2套，傳感系統(tǒng)為2套，焊槍為2個(gè)；上述兩套設(shè)備對(duì)稱設(shè)置，所述2臺(tái)機(jī)器人本體分別吸附在待焊接エ件兩側(cè)。所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪裝置的具體結(jié)構(gòu)為后輪底盤為軛鐵與環(huán)繞車輪安裝在后輪底盤上的永磁體一起構(gòu)成磁路的一部分，直流電機(jī)后接ニ級(jí)減速器帶動(dòng)車輪，所述ニ級(jí)減速器的第一級(jí)為行星齒輪減速器，第二級(jí)為渦輪蝸桿減速器，渦輪蝸桿減速器通過(guò)螺 釘連接安裝在后輪底盤上；直流無(wú)刷電機(jī)及行星齒輪減速器經(jīng)過(guò)20齒直齒錐齒輪和40齒直齒錐齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)錐齒輪軸旋轉(zhuǎn)，錐齒輪軸再通過(guò)19齒圓柱齒輪和60齒圓柱齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)板通過(guò)螺釘聯(lián)接固定；
所述永磁間隙吸附裝置環(huán)繞后輪，并且安裝在底盤上，所述永磁間隙吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過(guò)調(diào)節(jié)底盤和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙，永磁間隙吸附裝置包括12塊沿厚度方向充磁的釹鐵硼永磁體，每個(gè)后輪各布置6塊永磁體，相鄰永磁體的電極相異，N極和S極交錯(cuò)排列構(gòu)成磁路。操作機(jī)構(gòu)包括十字滑塊和擺動(dòng)器組成水平和垂直兩個(gè)方向的兩個(gè)自由度采用絲杠導(dǎo)軌，擺動(dòng)器為步進(jìn)電機(jī)搭配蝸輪蝸桿減速器；
所述的操作機(jī)構(gòu)具體包括十字滑塊橫軸、十字滑塊縱軸、連接臂、焊縫跟蹤傳感器連接件和擺動(dòng)器連接件，十字滑塊橫軸與十字滑塊縱軸是分別包括步進(jìn)電機(jī)與精密滾珠絲杠導(dǎo)軌，焊縫跟蹤傳感器安裝在連接件的前端，擺動(dòng)器連接件安裝在連接臂的端部，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在擺動(dòng)器連接件上，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)前端夾持焊槍，焊槍夾持及姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)。進(jìn)ー步的，所述底盤為低碳鋼，作為軛鐵與環(huán)繞車輪安裝在后輪底盤上的永磁體一起構(gòu)成磁路。機(jī)器人控制系統(tǒng)采用宏觀遙控微觀自主的控制方式，即操作者利用遙控手操盒控制2臺(tái)機(jī)器人分別運(yùn)動(dòng)到起弧位置附近，再由機(jī)器人傳感控制系統(tǒng)完成起始點(diǎn)位置的調(diào)整，最后由自主識(shí)別跟蹤焊縫實(shí)現(xiàn)焊縫坡ロ中心點(diǎn)位置跟蹤。機(jī)器人控制系統(tǒng)采用PCC或者其他エ業(yè)PC作為主控系統(tǒng)，單臺(tái)激光跟蹤傳感系統(tǒng)采集的坡ロ中心點(diǎn)偏差信號(hào)控制機(jī)器人本體和操作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，2臺(tái)機(jī)器人之間的配合由機(jī)器人主控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制；焊接系統(tǒng)的控制包含起弧收弧等開關(guān)量控制、エ藝參數(shù)設(shè)置。機(jī)器人系統(tǒng)從空間上可分為行走在大型鋼結(jié)構(gòu)件表面上的“機(jī)上部分”和安裝于待作業(yè)表面之外的“機(jī)下部分”。機(jī)上部分包括機(jī)器人本體(操作機(jī)構(gòu)、爬行機(jī)構(gòu))、機(jī)器人本體控制箱、傳感系統(tǒng)、焊槍，傳感系統(tǒng)主要由激光跟蹤傳感器、環(huán)境監(jiān)控傳感器和熔池監(jiān)控傳感器組成。操作機(jī)構(gòu)及環(huán)境監(jiān)控傳感器安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，操作機(jī)構(gòu)末端安裝激光跟蹤傳感器、熔池監(jiān)控傳感器和焊槍，機(jī)器人本體控制箱安裝在爬行機(jī)構(gòu)上。機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)下部分包括控制主機(jī)、遙控操作、焊接電源、送絲機(jī)、保護(hù)氣、焊接冷卻系統(tǒng)。機(jī)上部分的機(jī)器人控制箱與機(jī)下部分的控制主機(jī)通過(guò)電纜相連，焊接電源、送絲機(jī)、保護(hù)氣與機(jī)上部分的焊槍通過(guò)線纜相連。線纜包含電管、水管、氣管和信號(hào)線。操作機(jī)構(gòu)末端帶有焊槍擺動(dòng)器，焊槍夾持及姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)。機(jī)上部分包括機(jī)器人本體(操作機(jī)構(gòu)、爬行機(jī)構(gòu))、機(jī)器人本體控制箱、傳感系統(tǒng)(多自由度云臺(tái)、激光跟蹤傳感器和熔池監(jiān)控傳感器)、焊槍。操作機(jī)構(gòu)及多自由度云臺(tái)安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，操作機(jī)構(gòu)末端安裝激光跟蹤傳感器、熔池監(jiān)控傳感器、焊槍，機(jī)器人本體控制箱安裝在爬行機(jī)構(gòu)上。其中爬行機(jī)構(gòu)和安裝在爬行機(jī)構(gòu)上的操作機(jī)構(gòu)合稱為機(jī)器人本體。機(jī)下部分包括機(jī)器人主控系統(tǒng)、遙控操作盒、焊接電源、送絲機(jī)、保護(hù)氣、焊接冷卻系統(tǒng)。機(jī)上部分的機(jī)器人本體控制箱與機(jī)下部分的機(jī)器人主控系統(tǒng)通過(guò)電纜相連，焊接電源、送絲機(jī)、保護(hù)氣與機(jī)上部分的焊槍通過(guò)線纜相連。線纜包含電管、水管、氣管和信號(hào)線。 下面結(jié)合附圖進(jìn)ー步詳細(xì)描述本發(fā)明。如圖I所示，雙面雙弧自主移動(dòng)式焊接機(jī)器人系統(tǒng)在焊接エ件的兩側(cè)分別有對(duì)稱擺放的機(jī)器人本體爬行機(jī)構(gòu)和機(jī)器人本體爬行機(jī)構(gòu)。兩臺(tái)機(jī)器人機(jī)構(gòu)完全相同，機(jī)器人操作機(jī)構(gòu)上安裝有焊槍、激光跟蹤傳感器和熔池監(jiān)控傳感器，機(jī)器人本體上裝有環(huán)境監(jiān)控傳感器。傳感系統(tǒng)主要由激光跟蹤傳感器、環(huán)境監(jiān)控傳感器和熔池監(jiān)控傳感器組成。2臺(tái)自主移動(dòng)式焊接機(jī)器人分別吸附在エ件兩側(cè)，根據(jù)激光傳感實(shí)時(shí)進(jìn)行焊縫坡ロ跟蹤，進(jìn)行雙面雙弧焊接。打底焊時(shí)，2臺(tái)機(jī)器人實(shí)施非對(duì)稱焊接，前面機(jī)器人焊接時(shí)對(duì)后面機(jī)器人實(shí)施預(yù)熱，后面機(jī)器人對(duì)前面機(jī)器人實(shí)施后熱；填充焊時(shí)2臺(tái)機(jī)器人對(duì)稱焊接，避免焊接時(shí)的金屬氧化、造渣等問(wèn)題。如圖2所示，機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)。爬行機(jī)構(gòu)包括采用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)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(jī)驅(qū)動(dòng)控制器。其中，后輪底盤采用低碳鋼(如Q235)制造，除作為支撐后輪結(jié)構(gòu)的功能外，還作為軛鐵與環(huán)繞車輪安裝在后輪底盤上的永磁體一起構(gòu)成磁路的一部分。如圖5所示，電機(jī)后接ニ級(jí)減速器帶動(dòng)車輪，第一級(jí)為行星齒輪減速器，第二級(jí)為渦輪蝸桿減速器，渦輪蝸桿減速器通過(guò)螺釘連接安裝在后輪底盤上。磁輪由I塊永磁體和2塊軛鐵構(gòu)成。所述永磁體采用沿厚度方向磁化的環(huán)形永磁體，永磁體可采用高性能永磁材料如NdFeB等制造，軛鐵采用低碳鋼(如Q235等)制造。如圖3所示，操作機(jī)構(gòu)主要由十字滑塊橫軸、十字滑塊縱軸、連接臂、焊縫跟蹤傳感器連接件、擺動(dòng)器連接件組成。十字滑塊橫軸與十字滑塊縱軸是分別由步進(jìn)電機(jī)與精密滾珠絲杠導(dǎo)軌組成。橫軸通過(guò)支架安裝在移動(dòng)平臺(tái)上，縱軸安裝在橫軸滑塊上。橫軸提供Y軸自由度，工作范圍90mm ;縱軸提供Z軸自由度，工作范圍75mm。十字滑塊單軸定位精度
O.02mm。連接臂通過(guò)夾塊安裝在縱軸滑塊上，連接臂最大臂展450mm，并可通過(guò)調(diào)節(jié)夾塊夾持位置進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。焊縫跟蹤傳感器連接件夾持在連接臂上，手動(dòng)調(diào)節(jié)連接件的夾持位置可以為焊縫跟蹤傳感器提供350_的位置范圍。焊縫跟蹤傳感器安裝在連接件的前端，工作時(shí)向焊縫發(fā)射激光束并掃描焊縫，指導(dǎo)十字滑塊與移動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)作。擺動(dòng)器連接件安裝在連接臂的端部，連接件的高度可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，為擺動(dòng)機(jī)構(gòu)提供Z軸向80_的調(diào)整范圍。擺動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在連接件上，前端夾持焊槍。
圖4所示為機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)采用PCC或其他エ業(yè)PC作為主控系統(tǒng)，各功能板塊為模塊化設(shè)計(jì)。利用激光跟蹤傳感器的反饋控制機(jī)器人本體爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)；利用開關(guān)量控制焊接啟動(dòng)、停止等動(dòng)作；具備遠(yuǎn)程焊接參數(shù)設(shè)置及在線調(diào)整功能；具采用多自由度云臺(tái)實(shí)現(xiàn)宏觀焊接環(huán)境的監(jiān)控，采用熔池監(jiān)控傳感器實(shí)現(xiàn)微觀焊接熔池的監(jiān)控；具備手操盒遠(yuǎn)程控制機(jī)器人系統(tǒng)功能。監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)①②的連接設(shè)置編程計(jì)算機(jī)控制器的參數(shù)，并且接受視頻服務(wù)器的視頻數(shù)據(jù)?？删幊逃?jì)算機(jī)控制器通過(guò)CAN總線③與手操盒、驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行連接。驅(qū)動(dòng)器控制著爬行執(zhí)行機(jī)構(gòu)、操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)可編程計(jì)算機(jī)控制器通過(guò)RS485總線④進(jìn)行焊機(jī)適配器的設(shè)置，通過(guò)RS232總線⑨和IO⑦讀取激光跟著傳感器和位置開關(guān)的狀態(tài)信息。視頻服務(wù)器通過(guò)視頻接ロ⑧⑩接受環(huán)境監(jiān)控云臺(tái)、環(huán)境監(jiān)控?cái)z像機(jī)、熔池監(jiān)控?cái)z像機(jī)的視頻信息。永磁間隙吸附裝置如圖6所示，由12塊厚度方向充磁的釹鐵硼永磁體組成，每個(gè)后輪各布置6塊永磁體，N極和S極交錯(cuò)排列構(gòu)成磁路，環(huán)繞后輪安裝在底盤上，所述永磁間隙吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過(guò)調(diào)節(jié)底盤和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙。
·
圖7是前輪的三維模型圖，圖8是前輪過(guò)轉(zhuǎn)向軸和錐齒輪軸的剖視圖，圖9是過(guò)前輪車輪軸的剖視圖。其中，直流無(wú)刷電機(jī)及行星齒輪減速器經(jīng)過(guò)20齒直齒錐齒輪和40齒直齒錐齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)錐齒輪軸旋轉(zhuǎn)，錐齒輪軸再通過(guò)19齒圓柱齒輪和60齒圓柱齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)板通過(guò)螺釘聯(lián)接固定。前輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器采用直流有刷電機(jī)和行星齒輪減速器，通過(guò)同步帶傳動(dòng)帶動(dòng)前輪。前輪為磁輪，結(jié)構(gòu)見圖9。磁輪由I塊前輪模塊永磁體和2塊軛鐵構(gòu)成。所述永磁體采用沿厚度方向磁化的環(huán)形永磁體，永磁體可采用高性能永磁材料如NdFeB等制造,軛鐵采用低碳鋼(如Q235等)制造。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪的一種實(shí)施方式為，側(cè)傾轉(zhuǎn)軸一端由安裝在車體固定框架上的滑動(dòng)軸承支承，另一端與轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板通過(guò)螺紋聯(lián)接固接，轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板、轉(zhuǎn)臺(tái)支撐立柱和轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板通過(guò)螺釘連接，轉(zhuǎn)臺(tái)蓋板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板通過(guò)螺釘連接，兩個(gè)圓錐滾子軸承面對(duì)面安裝在兩個(gè)支撐板上，轉(zhuǎn)向軸支承在這兩個(gè)圓錐滾子軸承上，轉(zhuǎn)向軸與60齒直齒齒輪通過(guò)平鍵連接，角度傳感器輸入軸與轉(zhuǎn)向軸固接，角度傳感器支撐桿與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板通過(guò)螺釘連接，角度傳感器與角度傳感器支撐桿通過(guò)螺釘連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板通過(guò)螺釘連接，轉(zhuǎn)向減速電機(jī)與轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板通過(guò)螺釘連接，20齒直齒錐齒輪固接在轉(zhuǎn)向減速電機(jī)輸出軸上，與之相嚙合的40齒直齒錐齒輪通過(guò)平鍵聯(lián)接安裝在錐齒輪軸上，錐齒輪軸由安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板的第一深溝球軸承支承，錐齒輪軸的另ー側(cè)與19齒直齒齒輪通過(guò)平鍵聯(lián)接，19齒直齒齒輪與60齒直齒齒輪嚙合,轉(zhuǎn)向軸的下端與轉(zhuǎn)向基板通過(guò)螺釘連接，車輪左側(cè)安裝板、車輪右側(cè)安裝板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)向基板通過(guò)螺釘連接，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板通過(guò)螺釘連接，小同步帶輪軸與驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)的輸出軸固接，小同步帶輪通過(guò)平鍵聯(lián)接安裝在小同步帶輪軸上，前輪模塊永磁體和車輪軛鐵通過(guò)平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸上，車輪軸通過(guò)第一深溝球軸承和第二深溝球軸承支承在車輪左側(cè)安裝板和車輪右側(cè)安裝板之間，大同步帶輪通過(guò)平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸的另ー側(cè)，大同步帶輪和小同步帶輪之間由同步帶聯(lián)接，張緊輥輪與張緊輥輪支撐桿之間通過(guò)螺釘連接，張緊輥輪支撐桿通過(guò)螺釘安裝在車輪左側(cè)安裝板上。磁輪包括前輪模塊永磁體和車輪軛鐵。本申請(qǐng)中的焊槍為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知能夠?qū)崿F(xiàn)雙面雙弧焊接的 焊槍。
權(quán)利要求
1.ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體(I)、控制系統(tǒng)和焊接系統(tǒng)，其特征在干 機(jī)器人本體(I)包括爬行機(jī)構(gòu)(12)和操作機(jī)構(gòu)(13):所述爬行機(jī)構(gòu)(12)包括采用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪的前輪模塊(21)、采用永磁間隙吸附裝置的后輪模塊(24)、連接前后輪的車架(22 )和安裝在車架(22 )上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(23 )，所述爬行機(jī)構(gòu)(12 )為三輪結(jié)構(gòu)，三輪均為驅(qū)動(dòng)輪，采用冗余控制轉(zhuǎn)向方式實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向；操作機(jī)構(gòu)(13)安裝在爬行機(jī)構(gòu)(12)上； 控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機(jī)器人本體(I)控制箱和機(jī)器人主控系統(tǒng)；所述傳感系統(tǒng)包括激光跟蹤傳感器(15)、環(huán)境監(jiān)控傳感器(17)和熔池監(jiān)控傳感器(16); 焊接系統(tǒng)包括焊槍(14)、焊接電源、送絲機(jī)、保護(hù)氣、遙操作手控盒； 機(jī)器人本體(I)、控制系統(tǒng)和焊接系統(tǒng)三者通過(guò)線纜連接；· 所述機(jī)器人本體(I)為2臺(tái)，機(jī)器人本體(I)控制箱為2套，傳感系統(tǒng)為2套，焊槍(14)為2個(gè)；上述兩套設(shè)備對(duì)稱設(shè)置，所述2臺(tái)機(jī)器人本體(I)分別吸附在待焊接エ件兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪裝置的具體結(jié)構(gòu)為后輪底盤(52)為軛鐵(40)與環(huán)繞車輪(53)安裝在后輪底盤(52)上的永磁體(51) —起構(gòu)成磁路的一部分，直流電機(jī)(56)后接ニ級(jí)減速器(58)帶動(dòng)車輪(53)，所述ニ級(jí)減速器(58)的第一級(jí)為行星齒輪減速器(55)，第二級(jí)為渦輪蝸桿減速器(54 )，渦輪蝸桿減速器(54 )通過(guò)螺釘連接安裝在后輪底盤(52 )上；直流無(wú)刷電機(jī)(56)及行星齒輪減速器(55)經(jīng)過(guò)20齒直齒錐齒輪(60)和40齒直齒錐齒輪(65)傳動(dòng)帶動(dòng)錐齒輪軸(64 )旋轉(zhuǎn)，錐齒輪軸(64 )再通過(guò)19齒圓柱齒輪(63 )和60齒圓柱齒輪(62 )傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸(61)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向軸(61)與轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)板(59 )通過(guò)螺釘聯(lián)接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述永磁間隙吸附裝置環(huán)繞后輪，并且安裝在底盤(52)上，所述永磁間隙吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過(guò)調(diào)節(jié)底盤(52)和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙，永磁間隙吸附裝置包括12塊沿厚度方向充磁的釹鐵硼永磁體(51)，每個(gè)后輪各布置6塊永磁體(51),相鄰永磁體(51)的電極相異，N極和S極交錯(cuò)排列構(gòu)成磁路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于操作機(jī)構(gòu)(13)包括十字滑塊和擺動(dòng)器組成水平和垂直兩個(gè)方向的兩個(gè)自由度采用絲杠導(dǎo)軌，擺動(dòng)器為步進(jìn)電機(jī)搭配蝸輪蝸桿減速器(58)； 所述的操作機(jī)構(gòu)(13)具體包括十字滑塊橫軸(31)、十字滑塊縱軸(32)、連接臂(33)、焊縫跟蹤傳感器(38)連接件(34)和擺動(dòng)器連接件(35)，十字滑塊橫軸(31)與十字滑塊縱軸(32)是分別包括步進(jìn)電機(jī)與精密滾珠絲杠導(dǎo)軌，焊縫跟蹤傳感器(38)安裝在連接件的前端，擺動(dòng)器連接件(35)安裝在連接臂(33)的端部，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(36)安裝在擺動(dòng)器連接件(35)上，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(36)前端夾持焊槍(14)，焊槍(14)夾持及姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)ー步的，所述底盤(52)為低碳鋼，作為軛鐵(40)與環(huán)繞車輪(53)安裝在后輪底盤(52)上的永磁體(51) —起構(gòu)成磁路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于機(jī)器人控制系統(tǒng)采用宏觀遙控微觀自主的控制方式，即操作者利用遙控手操盒控制2臺(tái)機(jī)器人分別運(yùn)動(dòng)到起弧位置附近，再由機(jī)器人傳感控制系統(tǒng)完成起始點(diǎn)位置的調(diào)整，最后由自主識(shí)別跟蹤焊縫實(shí)現(xiàn)焊縫坡ロ中心點(diǎn)位置跟蹤； 機(jī)器人控制系統(tǒng)采用PCC或者其他エ業(yè)PC作為主控系統(tǒng)，單臺(tái)激光跟蹤傳感系統(tǒng)采集的坡ロ中心點(diǎn)偏差信號(hào)控制機(jī)器人本體(I)和操作機(jī)構(gòu)(13)運(yùn)動(dòng)，2臺(tái)機(jī)器人之間的配合由機(jī)器人主控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制；焊接系統(tǒng)的控制包含起弧收弧等開關(guān)量控制、エ藝參數(shù)設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述打底焊時(shí)2臺(tái)機(jī)器人實(shí)施非對(duì)稱焊接，填充焊時(shí)2臺(tái)機(jī)器人對(duì)稱焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的ー種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪具體結(jié)構(gòu)為側(cè)傾轉(zhuǎn)軸一端安裝在車體固定框架上，另一端轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板連接，轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板、轉(zhuǎn)臺(tái)支撐立柱和轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板連接，轉(zhuǎn)臺(tái)蓋板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，圓錐滾子軸承安裝在兩個(gè)支撐板上，轉(zhuǎn)向軸(61)支承在圓錐滾子軸承上，轉(zhuǎn)向軸(61)與60齒直齒齒輪連接，角度傳感器輸入軸與轉(zhuǎn)向軸(61)固接，角度傳感器支撐桿與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，角度傳感器與角度傳感器支撐桿連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，轉(zhuǎn)向減速電機(jī)(56 )與轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板連接，20齒直齒錐齒輪(60 )固接在轉(zhuǎn)向減速電機(jī)輸出軸上，與之相嚙合的40齒直齒錐齒輪(65)連接安裝在錐齒輪軸(64)上，錐齒輪軸(64)由安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板的第一深溝球軸承支承，錐齒輪軸(64)的另ー側(cè)與19齒直齒齒輪通過(guò)平鍵聯(lián)接，19齒直齒齒輪與60齒直齒齒輪嚙合,轉(zhuǎn)向軸(61)的下端與轉(zhuǎn)向基板連接，車輪(53)左側(cè)安裝板、車輪(53)右側(cè)安裝板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)向基板連接，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)(56)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板連接，小同步帶(57)輪軸與驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)(56)的輸出軸固接，小同步帶(57)輪通過(guò)平鍵聯(lián)接安裝在小同步帶(57)輪軸上，前輪模塊(21)永磁體(51)和車輪軛鐵(40)通過(guò)平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸上，車輪軸通過(guò)第一深溝球軸承和第ニ深溝球軸承支承在車輪左側(cè)安裝板和車輪右側(cè)安裝板之間，大同步帶(57 )輪通過(guò)平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸的另ー側(cè)，大同步帶(57)輪和小同步帶(57)輪之間由同步帶(57)聯(lián)接，張緊輥輪與張緊輥輪支撐桿之間通過(guò)螺釘連接，張緊輥輪支撐桿通過(guò)螺釘安裝在車輪左側(cè)安裝板上，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)(56)與車輪軸之間通過(guò)同步帶(57)傳動(dòng)，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括轉(zhuǎn)向軸(61)，轉(zhuǎn)向軸(61)下部安裝有車輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及滾輪，所述轉(zhuǎn)向軸(61)線與車輪軸線垂直正交。
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)器人焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種自主移動(dòng)式雙面雙弧焊接機(jī)器人系統(tǒng),包括機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和焊接系統(tǒng)，機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和焊接系統(tǒng)三者通過(guò)線纜連接；所述機(jī)器人本體為2臺(tái)，機(jī)器人本體控制箱為2套，傳感系統(tǒng)為2套，焊槍為2個(gè)；上述兩套設(shè)備對(duì)稱設(shè)置，所述2臺(tái)機(jī)器人本體分別吸附在待焊接工件兩側(cè)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于爬行裝置采用接觸式磁輪吸附和非接觸式間隙吸附的復(fù)合方式，三輪結(jié)構(gòu)，所有車輪均為驅(qū)動(dòng)輪，采用冗余控制轉(zhuǎn)向方式，依靠?jī)珊筝喌牟钏偌扒拜喌氖芸剞D(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向，通過(guò)前輪轉(zhuǎn)向角度的精確控制提高了爬壁機(jī)器人轉(zhuǎn)向精度，運(yùn)動(dòng)靈活性好，可繞車體中心轉(zhuǎn)向，最小轉(zhuǎn)向半徑為0，機(jī)器人可在導(dǎo)磁壁面可靠吸附并實(shí)現(xiàn)自主靈活移動(dòng)。
文檔編號(hào)B23K9/12GK102672315SQ20121018512
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者凌樂(lè), 吳建東, 姜周, 張帆, 徐立強(qiáng), 李永龍, 桂仲成, 盛仲曦, 范傳康, 董娜 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司