一種兩輪自主移動焊接裝置制造方法
【專利摘要】一種兩輪自主移動焊接裝置，包括承載平臺、所述承載平臺底面上左右兩端分別匹配對稱地固定設(shè)置有固定電機(jī)，所述固定電機(jī)外分別罩設(shè)有永磁體磁瓦，所述永磁體磁瓦固定設(shè)置在承載平臺底面上且與固定電機(jī)不相接觸，所述固定電機(jī)的電機(jī)軸上設(shè)置有輪子，所述承載平臺底面上前后兩端分別匹配對稱地固定設(shè)置有電磁鐵，所述承載平臺底面上前后兩端還分別匹配對稱地固定設(shè)置有永磁體磁條。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊可靠，制造成本低，兩輪運動靈活流暢，轉(zhuǎn)彎半徑為零，可以原地轉(zhuǎn)動，且可以在任意傾斜度的鐵磁性工作臺面上移動。電磁鐵控制焊接平臺姿態(tài)，確保焊接精度，主動輪子確保焊接平臺不發(fā)生滑動，提高航跡推算可靠性。
【專利說明】一種兩輪自主移動焊接裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種兩輪自主移動焊接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為實現(xiàn)機(jī)器人移動式自動焊接，需要一個運動穩(wěn)定靈活且姿態(tài)可控的焊接平臺，用作焊接臂的載體。這類焊接平臺常見形式有履帶式或磁吸式以及多輪式，其共同的特點就是:與接觸面間關(guān)系復(fù)雜，定位精度低，臺體姿態(tài)不可控，適應(yīng)環(huán)境能力差。這些缺點在一定程度上限制了移動焊接機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種兩輪自主移動焊接裝置，可以在傾斜的鐵磁性物體表面自由移動，實現(xiàn)焊接機(jī)械臂的精確定位，并可實現(xiàn)俯仰角的精確控制，降低焊接機(jī)械臂的自由度及制造難度。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0005]一種兩輪自主移動焊接裝置，所述焊接裝置包括承載平臺、所述承載平臺底面上左右兩端分別匹配對稱地固定設(shè)置有固定電機(jī)，所述固定電機(jī)外分別罩設(shè)有永磁體磁瓦，所述永磁體磁瓦分別固定設(shè)置在承載平臺底面上且與固定電機(jī)不相接觸，所述固定電機(jī)的電機(jī)軸上分別設(shè)置有輪子，所述承載平臺底面上前后兩端分別匹配對稱地固定設(shè)置有電磁鐵，所述承載平臺底面上前后兩端還分別匹配對稱地固定設(shè)置有永磁體磁條。
[0006]進(jìn)一步地，所述永磁體磁瓦的橫截面為U型，所述永磁體磁瓦的兩端分別通過螺釘固接在承載平臺的底面上。
[0007]進(jìn)一步地，所述固定電機(jī)分別通過電機(jī)座固接在承載平臺的底面上。
[0008]進(jìn)一步地，所述永磁體磁條分別通過螺釘固接在承載平臺的底面上。
[0009]進(jìn)一步地，兩個永磁體磁條固定設(shè)置在兩個電磁鐵之間。
[0010]進(jìn)一步地，所述電磁鐵的外表面纏繞線圈，所述電磁鐵的底面為弧形傾斜面。
[0011]進(jìn)一步地，所述承載平臺頂面中央固定設(shè)置有焊接機(jī)械臂，所述承載平臺頂面上前端固定設(shè)置有傳感器模塊，所述承載平臺頂面上后端固定設(shè)置有電源模塊。
[0012]進(jìn)一步地，所述傳感器模塊包括主控系統(tǒng)、無線發(fā)射器接收系統(tǒng)、電機(jī)編碼器及測速機(jī)處理電路、陀螺儀集成電路、電機(jī)驅(qū)動輸出接口和電源輸入接口，所述無線發(fā)射器接收系統(tǒng)、電機(jī)編碼器及測速機(jī)處理電路、陀螺儀集成電路、電機(jī)驅(qū)動輸出接口和電源輸入接口分別與主控系統(tǒng)連接，所述電源輸入接口與電機(jī)驅(qū)動輸出接口連接。
[0013]進(jìn)一步地，所述電源模塊分別與電磁鐵、固定電機(jī)、以及傳感器模塊的電源輸入接口連接。
[0014]由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明能達(dá)到的有益效果是:結(jié)構(gòu)簡單緊湊可靠，制造成本低，兩輪運動靈活流暢，轉(zhuǎn)彎半徑為零，可以原地轉(zhuǎn)動，且可以在任意傾斜度的鐵磁性工作臺面上移動。電磁鐵控制焊接平臺姿態(tài)，確保焊接精度，主動輪子確保焊接平臺不發(fā)生滑動，提高航跡推算可靠性?？刂旗`活方便，不但適于艦船焊接，也可用于艦船的貨物運輸平臺。
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種兩輪自主移動焊接裝置做進(jìn)一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明一種兩輪自主移動焊接裝置的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明一種兩輪自主移動焊接裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明一種兩輪自主移動焊接裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明一種兩輪自主移動焊接裝置的整體側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明一種兩輪自主移動焊接裝置的傳感器模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中各標(biāo)記如下:1承載平臺，2電磁鐵，3永磁體磁瓦，4固定電機(jī)，5輪子，6永磁體磁條，7電源模塊，8傳感器模塊，9焊接機(jī)械臂，10電機(jī)座，11陀螺儀集成電路，12電機(jī)編碼器及測速機(jī)處理電路，13主控系統(tǒng)，14無線發(fā)射器接收系統(tǒng)，15電源輸入接口，16電機(jī)驅(qū)動輸出接口
【具體實施方式】
[0022]如圖1-圖5所示，一種兩輪自主移動焊接裝置，所述焊接裝置包括承載平臺1、所述承載平臺I底面上左右兩端匹配對稱地固定設(shè)置有固定電機(jī)4，所述固定電機(jī)4外分別罩設(shè)有永磁體磁瓦3，所述永磁體磁瓦3固定設(shè)置在承載平臺I底面上且與固定電機(jī)4不相接觸，所述永磁體磁瓦3的橫截面為U型，所述永磁體磁瓦3的兩端通過螺釘固接在承載平臺I的底面上。所述固定電機(jī)4通過電機(jī)座10固接在承載平臺I的底面上,所述固定電機(jī)4的電機(jī)軸上設(shè)置有輪子5。所述承載平臺I底面上前后兩端分別匹配對稱地固定設(shè)置有電磁鐵2，所述承載平臺I底面上前后兩端還分別匹配對稱地固定設(shè)置有永磁體磁條6。兩個永磁體磁條6固定設(shè)置在兩個電磁鐵2之間。所述永磁體磁條6通過螺釘固接在承載平臺I的底面上。所述電磁鐵2的外表面纏繞線圈，且電磁鐵2的底面為弧形傾斜面。
[0023]所述承載平臺I為圓形，兩個輪子5同軸設(shè)置且軸線通過承載平臺I的圓心。兩個電磁鐵2的中心點連線經(jīng)過承載平臺I的圓心且與兩個輪子5的軸線垂直。兩個永磁體磁條6的中心點連線與兩個電磁鐵2的中心點連線重合。
[0024]電磁鐵2的作用是通過對線圈通電產(chǎn)生的吸附鐵板的力來改變承載平臺I移動時平臺本體在前進(jìn)方向上傾斜的角度。所以電磁鐵2的尺寸和線圈匝數(shù)以通電能夠改變承載平臺I最大傾斜角度所需的最小尺寸來設(shè)計。當(dāng)承載平臺I在跨越不同傾斜角度的鐵板拼接處時，為了防止下面的電磁鐵2碰到另一塊鐵板，電磁鐵2的底面設(shè)計成帶弧形傾斜面。電磁鐵2的弧面曲率和電磁鐵2的底部離地面的高度以在具體項目中能夠無障礙地通過各個鐵板拼接處為標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計。
[0025]永磁體磁條6和U型的永磁體磁瓦3的作用是跟鐵板之間產(chǎn)生吸力，該吸力強到可以讓整個焊接平臺倒立行走在懸空的鐵板上而不會因重力作用掉下來。永磁體磁條6和U型的永磁體磁瓦3在承載平臺I的底面剩余空間一定的情況下，越大越好，離底部工作面鐵板的距離在不影響承載平臺I跨越各個鐵板拼接處的情況下，越近越好。U型的永磁體磁瓦3的引入也是為了增大底部空間的利用率，盡量的增加鋪設(shè)永磁體的數(shù)量從而在單塊磁鐵磁性強度一定的情況下增加焊接平臺吸附到鐵板上的力。
[0026]所述承載平臺I的頂面中央固定設(shè)置有焊接機(jī)械臂9，所述承載平臺I頂面上前端固定設(shè)置有傳感器模塊8，所述承載平臺I頂面上后端固定設(shè)置有電源模塊7。
[0027]所述傳感器模塊8包括主控系統(tǒng)13、無線發(fā)射器接收系統(tǒng)14、電機(jī)編碼器及測速機(jī)處理電路12、陀螺儀集成電路11、電機(jī)驅(qū)動輸出接口 16和電源輸入接口 15，所述無線發(fā)射器接收系統(tǒng)14、電機(jī)編碼器及測速機(jī)處理電路12、陀螺儀集成電路11、電機(jī)驅(qū)動輸出接口 16和電源輸入接口 15分別與主控系統(tǒng)13連接，所述電源輸入接口 15與電機(jī)驅(qū)動輸出接口 16連接。
[0028]所述電源模塊7輸出三路不同電壓的直流電，分別與電磁鐵2、固定電機(jī)4和傳感器模塊8的電源輸入接口 15連接。其中傳感器模塊8中，主控系統(tǒng)13、無線發(fā)射器接收系統(tǒng)14、電機(jī)編碼器及測速機(jī)處理電路12、陀螺儀集成電路11、電機(jī)驅(qū)動輸出接口 16和電源輸入接口 15的額定電壓一致。
[0029]陀螺儀集成電路11測量承載平臺I移動時平臺本體在運動方向擺動的角速度，電機(jī)編碼器及測速機(jī)處理電路12則測量承載平臺I移動時平臺本體在運動方向擺動的角度。這兩個量對于維持平臺的穩(wěn)定有重要的意義。
[0030]兩個固定電機(jī)4尾部都自帶有測速機(jī)，測速機(jī)的輸出信號與固定電機(jī)4的轉(zhuǎn)速有關(guān)，但是該信號需要經(jīng)過電機(jī)編碼器及測速機(jī)處理電路12進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后才能輸入到主控系統(tǒng)13中使用，處理后的信號反應(yīng)了當(dāng)前固定電機(jī)4的轉(zhuǎn)速大小和轉(zhuǎn)動方向。
[0031]本發(fā)明的控制方式有以下幾種:
[0032]1、全手動控制:主要適用于完全不可預(yù)設(shè)的運行軌跡。操作者通過控制器，隨時發(fā)出指令給無線發(fā)射器接收系統(tǒng)14，無線發(fā)射器接收系統(tǒng)14對接收到的信號處理后輸入到主控系統(tǒng)13,主控系統(tǒng)13根據(jù)控制信號輸出驅(qū)動信號到電機(jī)驅(qū)動輸出接口 16,電機(jī)驅(qū)動輸出接口 16將驅(qū)動信號輸出給所需驅(qū)動的固定電機(jī)4，以此控制每個輪子5的每一步的前進(jìn)、后退。兩個輪子5自主移動承載平臺I除了自主控制自身姿態(tài)平衡外，它的前進(jìn)、后退等完全依據(jù)操作者的即時控制命令運動。
[0033]2、自動運行方式:主要適用于完成預(yù)設(shè)的復(fù)雜的運行軌跡。首先將要實現(xiàn)的運行軌跡，以指令形式輸入主控系統(tǒng)13中的ARM單片機(jī)，工作時，操作者只需將本發(fā)明兩輪自主焊接平臺旋轉(zhuǎn)于起始位置，然后只需發(fā)出啟動指令，該焊接平臺即可按照內(nèi)置程序，自行運行，完成所需運動。
[0034]3、半制動方式:主要用于一些大部分為預(yù)設(shè)運動規(guī)律，特定部位需要進(jìn)行人為調(diào)速的軌跡。此種運動也需要首先將預(yù)設(shè)運行的軌跡以單片機(jī)命令的形式輸入到主控系統(tǒng)13中的ARM單片機(jī)，大部分情況下按照預(yù)設(shè)運動軌跡運行，在運行過程中，無線發(fā)射器接收系統(tǒng)14會時刻監(jiān)測操作者指令，一旦接收操作者指令，即刻中斷自動運行方式，跳轉(zhuǎn)到手動控制操作模式，按照操作者指令進(jìn)行運行，直到操作者發(fā)出自動運行命令，重新恢復(fù)自動運行方式。
[0035]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.一種兩輪自主移動焊接裝置，其特征在于:所述焊接裝置包括承載平臺(I)、所述承載平臺(I)底面上左右兩端分別匹配對稱地固定設(shè)置有固定電機(jī)(4)，所述固定電機(jī)(4)外分別罩設(shè)有永磁體磁瓦(3)，所述永磁體磁瓦(3)分別固定設(shè)置在承載平臺(I)底面上且與固定電機(jī)(4)不相接觸，所述固定電機(jī)(4)的電機(jī)軸上分別設(shè)置有輪子(5)，所述承載平臺(I)底面上前后兩端分別匹配對稱地固定設(shè)置有電磁鐵(2)，所述承載平臺(I)底面上前后兩端還分別匹配對稱地固定設(shè)置有永磁體磁條(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩輪自主移動焊接裝置，其特征在于:所述永磁體磁瓦(3)的橫截面為U型，所述永磁體磁瓦(3)的兩端分別通過螺釘固接在承載平臺(I)的底面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種兩輪自主移動焊接裝置，其特征在于:所述固定電機(jī)(4)分別通過電機(jī)座(10)固接在承載平臺(I)的底面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兩輪自主移動焊接裝置，其特征在于:所述永磁體磁條(6)分別通過螺釘固接在承載平臺(I)的底面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種兩輪自主移動焊接裝置，其特征在于:兩個永磁體磁條(6)固定設(shè)置在兩個電磁鐵(2)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種兩輪自主移動焊接裝置，其特征在于:所述電磁鐵(2)的外表面纏繞線圈，所述電磁鐵(2 )的底面為弧形傾斜面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種兩輪自主移動焊接裝置，其特征在于:所述承載平臺(I)頂面中央固定設(shè)置有焊接機(jī)械臂(9)，所述承載平臺(I)頂面上前端固定設(shè)置有傳感器模塊(8)，所述承載平臺(I)頂面上后端固定設(shè)置有電源模塊(J)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種兩輪自主移動焊接裝置，其特征在于:所述傳感器模塊(8)包括主控系統(tǒng)(13)、無線發(fā)射器接收系統(tǒng)(14)、電機(jī)編碼器及測速機(jī)處理電路(12)、陀螺儀集成電路(11)、電機(jī)驅(qū)動輸出接口(16)和電源輸入接口(15)，所述無線發(fā)射器接收系統(tǒng)(14)、電機(jī)編碼器及測速機(jī)處理電路(12)、陀螺儀集成電路(11)、電機(jī)驅(qū)動輸出接口(16 )和電源輸入接口( 15 )分別與主控系統(tǒng)(13 )連接，所述電源輸入接口( 15 )與電機(jī)驅(qū)動輸出接口(16)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種兩輪自主移動焊接裝置，其特征在于:所述電源模塊(7)分別與電磁鐵(2 )、固定電機(jī)(4 )、以及傳感器模塊(8 )的電源輸入接口( 15 )連接。
【文檔編號】B23K37/02GK103612050SQ201310567333
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】董春, 王志群 申請人:北京交通大學(xué)