本實用新型涉及一種移動式智能焊接機器人，特別是涉及一種用于造船、海洋工程、鋼結(jié)構(gòu)橋梁、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接電弧焊接的智能機器人。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的工業(yè)焊接機器人大部分是固定式的焊接機器人，大多數(shù)要依賴示教編程和工裝夾具或機器人工作站才能實現(xiàn)自動化焊接。大部分是用于汽車車身構(gòu)件拼裝生產(chǎn)線的點焊、弧焊，小部分用于其它生產(chǎn)線的構(gòu)件點焊或弧焊。這種焊接機器人由于要采用示教編程來控制機械手進行焊接，并且對工裝夾具要求很高，只有像汽車等批量大的類型產(chǎn)品才適合應(yīng)用。
對于造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械的制造大部分不是批量生產(chǎn)，大多數(shù)是單個生產(chǎn)，很少采用標準化生產(chǎn)線進行加工、裝配、制造。因為這些行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)件外型尺寸大、重量重、形狀各異、縱橫結(jié)構(gòu)復(fù)雜很少采用固定式的工裝夾具進行裝配，焊接過程有很多是在封閉結(jié)構(gòu)或半封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)進行，焊縫大多數(shù)是平角焊縫和立角焊縫，都是依賴很多焊工移動到金屬結(jié)構(gòu)焊接的位置進行焊接，所以不能使用固定式的焊接機器人。同時，零件加工、裝配施工、變形等原因造成的焊縫位置和間隙偏差的現(xiàn)象是非常多；金屬結(jié)構(gòu)厚板構(gòu)件的多層多道連續(xù)弧焊；以及成本和效率方面不可能依賴示教編程、離線編程和工裝夾具等原因，造成目前這些行業(yè)基本沒有或很少應(yīng)用上述的這種工業(yè)焊接機器人。
目前，企業(yè)的電焊技工勞動成本逐年攀升，并且電焊這種艱苦的勞動愿意干的人越來越少，技術(shù)好的電焊技工越來越難找。并且人工焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低。但企業(yè)產(chǎn)品的競爭卻越來越烈，產(chǎn)品要求越來越高，產(chǎn)品質(zhì)量越來越嚴。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種移動式智能焊接機器人，解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
一種移動式智能焊接機器人，包括：移動小車、升降裝置、機械手、焊槍及焊槍頭部機構(gòu)；
所述升降裝置安裝于所述移動小車上，所述機械手安裝于所述升降裝置上，所述焊槍及焊槍頭部機構(gòu)安裝于所述機械手上，所述機械手包括依次連接的臂部、肘部及手部；
所述移動小車上安裝有位置測量器，所述焊槍頭部機構(gòu)安裝有視覺識別定位焊縫跟蹤器及焊接自調(diào)節(jié)器。
在其中一個實施例中，所述移動小車為輪式行走結(jié)構(gòu)。
在其中一個實施例中，所述移動小車為履帶式行走結(jié)構(gòu)。
在其中一個實施例中，所述移動小車為腿式行走結(jié)構(gòu)。
在其中一個實施例中，所述位置測量器為光電測距儀。
在其中一個實施例中，所述視覺識別定位焊縫跟蹤器上安裝有電弧濾光片。
上述結(jié)構(gòu)的移動式智能焊接機器人，其解決了目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
附圖說明
圖1是本實用新型一實施例的移動式智能焊接機器人示意圖。
具體實施方式
為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施方式。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。
需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
如圖1所示，其為本實用新型一實施例的移動式智能焊接機器人10的示意圖。
一種移動式智能焊接機器人10，包括：移動小車100、升降裝置200、機械手300、焊槍500及焊槍頭部機構(gòu)600。
升降裝置200安裝于移動小車100上，機械手300安裝于升降裝置200上，焊槍500及焊槍頭部機構(gòu)600安裝于機械手300上，機械手300包括依次連接的臂部310、肘部320及手部330。
移動小車100上安裝有位置測量器110，焊槍頭部機構(gòu)600安裝有視覺識別定位焊縫跟蹤器610及焊接自調(diào)節(jié)器620。
例如，移動小車100為輪式行走結(jié)構(gòu)，移動小車100還可以為履帶式行走結(jié)構(gòu)，移動小車100還可以為腿式行走結(jié)構(gòu)。
在本實施例中，位置測量器110為光電測距儀。
在本實施例中，視覺識別定位焊縫跟蹤器610上安裝有電弧濾光片。
為了解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題，例如，移動小車100在XY坐標方向都可以移動，主要由X軸縱向移動機構(gòu)和Y軸橫向移動機構(gòu)組成。主要是：可以實現(xiàn)X縱方向和Y橫方向的精確移動，移動精度在±2mm范圍內(nèi)。移動小車100移動方式可以是輪式或履帶式或腿式。移動小車100能帶著焊接機器人本體按機器人運動控制系統(tǒng)發(fā)出的XY移動指令進行移動。從而解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
為了解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題，例如，升降裝置200安裝在移動小車100上平面中心位置，沿Z軸方向可升降。主要是：能帶著機械手300、視覺識別定位焊縫跟蹤器610、焊接自調(diào)節(jié)器620、焊槍500及焊槍頭部機構(gòu)600沿Z軸方向升降移動，能按機器人運動控制系統(tǒng)發(fā)出的Z移動指令進行移動，實現(xiàn)高處或低處的金屬結(jié)構(gòu)接縫焊接。從而解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
為了解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題，例如，位置測量器110是安裝在移動小車100上的XYZ三個方向的光電測距儀。主要是：可對移動小車100中心位置在金屬結(jié)構(gòu)零件組合的組件或部件(平面結(jié)構(gòu)等)或分段模塊(框架結(jié)構(gòu)等)或整體結(jié)構(gòu)的焊接作業(yè)范圍的構(gòu)件(零件或部件)相對的XYZ三個坐標方向的距離進行測量，通過計算機系統(tǒng)計算得出移動小車100在上述的金屬焊接結(jié)構(gòu)的焊接作業(yè)范圍的位置坐標，對移動式智能焊接機器人實時定位。從而解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
為了解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題，例如，機械手300安裝在沿Z軸方向可升降的升降裝置200上端。主要是：可帶著視覺識別定位焊縫跟蹤器610、焊接自調(diào)節(jié)器620、焊槍500及焊槍頭部機構(gòu)600按機器人運動控制系統(tǒng)發(fā)出的機械手100運動控制指令按焊接工藝的要求進行焊槍位姿的調(diào)整，使焊槍500及焊槍頭部600機構(gòu)，包括視覺識別定位焊縫跟蹤器610、焊接自調(diào)節(jié)器620能沿著金屬結(jié)構(gòu)的焊接縫路徑按焊接工藝的要求進行移動。從而解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
為了解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題，例如，視覺識別定位焊縫跟蹤器610安裝在焊槍頭部機構(gòu)600上。主要是：一、對移動小車100中心位置在金屬結(jié)構(gòu)零件組合的組件或部件(平面結(jié)構(gòu)等)或分段模塊(框架結(jié)構(gòu)等)或整體結(jié)構(gòu)的焊接作業(yè)范圍的構(gòu)件相對的XYZ三個坐標方向的距離進行視覺測量，通過計算機系統(tǒng)計算得出移動小車100在上述的金屬焊接結(jié)構(gòu)的焊接作業(yè)范圍的位置坐標，對移動式智能焊接機器人實時定位。二、可對金屬結(jié)構(gòu)的焊接縫進行實時的焊縫識別和焊縫檢查，帶著焊槍500進行焊縫跟蹤和對CAD CAM設(shè)計定義的金屬結(jié)構(gòu)的焊接縫路徑和焊縫間隙由于零件加工、裝配施工、變形等原因造成的偏差實時反饋給焊機系統(tǒng)。三、在金屬結(jié)構(gòu)焊接過程中為了提高視覺識別定位焊縫跟蹤的質(zhì)量要在視覺鏡頭前加裝電弧濾光片。從而解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
為了解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題，例如，焊接自調(diào)節(jié)器610安裝在焊槍頭部機構(gòu)600上。主要是：對金屬結(jié)構(gòu)的焊接縫在焊接過程中產(chǎn)生的焊接工藝參數(shù)變化實時反饋給焊機系統(tǒng)。從而解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
為了解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題，例如，焊槍500及焊槍頭部機構(gòu)600是安裝在機械手300的末端關(guān)節(jié)上，可隨機械手300作各種位姿的運動。主要是：焊槍500通過金屬焊絲與保護氣體對金屬結(jié)構(gòu)接縫進行電弧焊接，焊槍頭部機構(gòu)有焊絲送絲機構(gòu)和保護氣體送氣機構(gòu)，以及安裝有視覺識別定位焊縫跟蹤器和焊接自調(diào)節(jié)器。從而解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
為了解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題，例如，移動式智能焊接機器人10還包括計算機控制系統(tǒng)700，計算機控制系統(tǒng)700是移動式智能焊接機器人周邊配套的主要設(shè)備，包括計算機控制系統(tǒng)和機器人運動控制系統(tǒng)。主要是：一、從金屬結(jié)構(gòu)CAD數(shù)據(jù)中調(diào)出需要焊接的組件或部件(平面結(jié)構(gòu)等)或分段模塊(框架結(jié)構(gòu)等)或整體結(jié)構(gòu)的相關(guān)CAD數(shù)據(jù)，用焊接CAM軟件定義焊接部位和焊接工藝參數(shù)生成兩個運動控制文件和一個焊接工藝信息文件。第一個是焊接路徑文件提供給運動控制系統(tǒng)控制機械手運動、第二個是控制移動小車及升降裝置進行XYZ坐標移動文件，這個文件的作用是當移動式智能焊接機器人的現(xiàn)場位置，機械手抓住焊槍還不能接觸到金屬結(jié)構(gòu)焊縫，這時運動控制系統(tǒng)按照XYZ移動指令控制移動小車及升降裝置進行XYZ坐標移動，使機械手抓住焊槍能接觸到金屬結(jié)構(gòu)焊縫，并滿足機械手抓住焊槍進行焊接的要求；第三個是生成焊接工藝信息文件提供給焊機系統(tǒng)，焊機系統(tǒng)根據(jù)焊接工藝信息調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)及控制焊接實施。二、用焊接CAM軟件定義移動式智能焊接機器人工作起始基準點(X0、Y0、Z0)，與視覺識別定位焊縫跟蹤器或位置測量器測量的移動式智能焊接機器人中心點(Xi、Yi、Zi)進行對比，兩點不一致時計算機系統(tǒng)計算出相差值發(fā)指令給運動控制系統(tǒng)控制移動小車及升降裝置進行XYZ坐標移動，當工作起始基準點(X0、Y0、Z0)與移動式智能焊接機器人中心點(Xi、Yi、Zi)一致時，以及移動式智能焊接機器人的XYZ軸與焊接金屬結(jié)構(gòu)件的XYZ軸一致時，計算機系統(tǒng)與移動式智能焊接機器人工作起始基準點定位完成。從而解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
為了解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題，例如，移動式智能焊接機器人10還包括焊機系統(tǒng)800，焊機系統(tǒng)800是移動式智能焊接機器人周邊配套的主要設(shè)備。主要包括：焊接電源和控制器、焊絲盤和送絲機構(gòu)、焊接保護氣體的氣瓶和送氣機構(gòu)。主要是：一、根據(jù)視覺識別定位焊縫跟蹤器給出的金屬結(jié)構(gòu)焊縫形位和間隙偏差信號進行調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，以及控制焊槍運動的擺幅，滿足焊接的質(zhì)量要求；二、根據(jù)焊接自調(diào)節(jié)器實時對焊接過程中產(chǎn)生的焊接工藝參數(shù)變化給出的信號及時調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)。從而解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
為了解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題，例如，移動式智能焊接機器人10還包括控制和焊接線纜900，控制和焊接線纜900是移動式智能焊接機器人的控制線纜、焊接電源和氣源線纜。從而解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
上述結(jié)構(gòu)的移動式智能焊接機器人10，其解決了目前造船、海洋工程、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)連接的電弧焊接技工稀缺、質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低、成本高的問題。
以上所述實施方式僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。