本發(fā)明涉及一種多折斷式爬墻焊接機器人，尤其是涉及環(huán)形曲面焊接。

背景技術：

隨著工業(yè)化進程的不斷推進，一座座的工廠隨之建立而起，工廠工業(yè)化節(jié)省大量的人力，加速了社會的進步，優(yōu)化了人們的生活質量。伴隨著工業(yè)化進程，其工廠大型管道設備維護難度大問題日益彰顯。

現(xiàn)在對工廠一些管道結構維護修理，基本都是“蜘蛛人”來人為完成，在防護繩的牽引下，攀爬在工廠管壁上進行維護工作，不僅危險系數(shù)高，而且對人體傷害高，工作效率低。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述技術中的不足，本發(fā)明提供一種可降低工廠管道維護工作的勞動強度，提高維護效率，節(jié)約人力成本的機器人。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單，既能在地面上行駛，又能在垂直鋼板面行駛，還能在管狀曲面行駛的智能焊接機器人。其中包括可以在平面行走的遙控車主體，有四個用于將遙控車主體緊貼鋼板面的電磁模塊，兩個用于監(jiān)控機器人周圍環(huán)境的監(jiān)控裝置，一個用于監(jiān)控焊接焊槍周圍環(huán)境的監(jiān)控裝置，用于顯示監(jiān)控裝置獲取的畫面的顯示器，用于控制遙控車主體與電磁模塊工作的無線射接收器，用于焊接焊槍在空間移動的支撐裝置，所述焊槍裝置和無線接收器分別固定在遙控車體上，所述監(jiān)控裝置分別固定于遙控車前后端與焊槍左側，所述電磁模塊裝置與遙控車主體與無線發(fā)射接收器連接，所述無線發(fā)射接收器與遙控無線通訊連接，所述顯示器與無線發(fā)射器通訊連接。

其中，所述遙控車主體包括多折斷式調(diào)整架，伸縮式折斷橫臂，柔性轉向架，八個移動滾輪和八個伺服電機，所述的電機放置在多折斷式調(diào)整架偏中心位置，伺服電機與移動滾輪驅動連接，同時伺服電機與無線發(fā)射接收器信號連接。

其中，所述監(jiān)控裝置包括放置于遙控車一前一后的兩個攝像頭，放置在焊槍左側的紅外激光信號發(fā)射器與攝像頭，所述攝像頭和紅外激光發(fā)射器與無線發(fā)射器信號連接。

其中，所述移動支撐裝置為方形支座，所述方形支座上設有垂直轉軸，所述方形支座固定在多折斷式調(diào)整架上。

其中，所述多折斷式調(diào)整架包含電磁模塊，同時多折斷式調(diào)整架與伸縮式折斷橫臂連接。

其中，所述柔性轉向架包含柔性彈簧，與多折斷式調(diào)整架連接。

其中，所述焊接裝置為氬弧焊槍，所述氬弧焊槍固定在轉軸上。轉軸和焊槍與無線發(fā)射器信號連接。

本發(fā)明的有益效果是：相較現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供的多折斷式爬墻焊接機器人，最核心的思想即利用牛頓積分原理，將管狀曲面等同無限多邊形，利用電磁模塊產(chǎn)生的磁場使得機器人可吸附在平整的鋼板平面，與此同時利用多折斷式調(diào)整架的多折斷性使得機器人可以吸附在管狀規(guī)則曲面，利用柔性轉向器與伸縮式折斷橫臂使得移動滾輪中心與管狀曲面截面圓中心在同一直線上，更加穩(wěn)定的貼附在管狀曲面。在爬行過程中焊接裝置會對損壞的金屬面進行焊接修復，與此同時，機器人的頭尾部設有監(jiān)控裝置，焊槍前段也有紅外激光發(fā)射器與監(jiān)控裝置，監(jiān)控裝置會將實時拍攝的畫面通過無線發(fā)射器反饋到顯示器上面，操作人員可通過顯示器可以觀察到機器人周圍情況，同時方便操作人員的工作。本發(fā)明結構簡單，操作方便，可有效降低工廠設備檢修維護的工作強度，節(jié)約人力成本，解決以往人工高空焊接的安全隱患。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的多折斷式爬墻焊接機器人貼近環(huán)形曲面左視圖

圖2為本發(fā)明的多折斷式爬墻焊接機器人在環(huán)形曲面方向俯視圖

圖3為本發(fā)明的多折斷式爬墻焊接機器人左視圖

圖4為本發(fā)明的多折斷式爬墻焊接機器人主視圖

圖5為本發(fā)明的多折斷式爬墻焊接機器人俯視圖

圖6為本發(fā)明的伸縮式折斷橫臂結構示意圖

圖7、8為本發(fā)明的柔性轉向器結構示意圖

圖9為本發(fā)明的柔性轉向器偏轉時簡易視圖

主要元件說明如下：

5.遙控車主體 6.電磁模塊 7.焊接焊槍

8.監(jiān)控裝置 9.轉軸 10.監(jiān)控裝置

11.無線發(fā)射接收器 12.方形支座 13.機器人

14.顯示器 15.遙控器 16.板件連接件

17.氣缸 18.卡扣 19.柔性彈簧 20.柔性架

21.小型柔性彈簧組 22.固定軸芯 23.擋板 24.蛇形柔性結構

51.多折斷式調(diào)整架 52.伸縮式折斷橫臂 53.移動滾輪 54.伺服電機 55.柔性轉向架

具體實施方式

為了更清楚的表述本發(fā)明，下面結合附圖對本發(fā)明進一步的描述。

請參閱圖，本發(fā)明提供的一種焊接機器人，其中包括可以在平面行走的遙控車主體5，有四個用于將遙控車主體5緊貼鋼板面的電磁模塊6，兩個用于監(jiān)控機器人13周圍環(huán)境的監(jiān)控裝置10，一個用于監(jiān)控焊接焊槍7周圍環(huán)境的監(jiān)控裝置8，用于顯示監(jiān)控裝置獲取的畫面的顯示器14，用于控制遙控車主體5與電磁模塊6的無線射接收器11，用于焊接焊槍在空間移動的支撐裝置12，所述焊槍裝置7和無線接收器11分別固定在遙控車體5上，所述監(jiān)控裝置10分別固定于遙控車前后端與焊槍7左側，所述電磁模塊6和遙控車主體5與無線發(fā)射接收器11連接，所述無線發(fā)射接收器11與遙控無線通訊連接，所述顯示器14與無線發(fā)射器11通訊連接。

本發(fā)明提供的爬墻焊接機器人，最核心的思想即利用牛頓積分原理，將管狀曲面等同無限多邊形，利用電磁模塊6產(chǎn)生的磁場使得機器人可吸附在平整的鋼板平面，與此同時利用多折斷式調(diào)整架51的多折斷性使得機器人可以吸附在管狀規(guī)則曲面，利用柔性轉向器55與伸縮式折斷橫臂52使得移動滾輪53中心與管狀曲面截面圓中心在同一直線上，更加穩(wěn)定的貼附在管狀曲面。使得遙控機器人可以在管狀曲面平穩(wěn)爬行，在爬行過程中焊接裝置7會對損壞的金屬面進行焊接修復，與此同時，機器人的頭尾部設有監(jiān)控裝置10，焊槍裝置7也有紅外激光發(fā)射器與監(jiān)控裝置8，監(jiān)控裝置8會將實時拍攝的畫面通過無線發(fā)射器反饋到顯示器上面，操作人員可通過顯示器可以觀察到機器人周圍情況，同時方便操作人員的工作。本發(fā)明結構簡單，操作方便，可有效降低工廠設備檢修維護的工作強度，節(jié)約人力成本，解決以往人工高空焊接的安全隱患。

在本實施例中，遙控車主體5包括多折斷式調(diào)整架51，伸縮式折斷橫臂52，柔性轉向架55，八個移動滾輪53和八個伺服電機54，所述的伺服電機54固定在多折斷式調(diào)整架51偏中心位置，伺服電機54與移動滾輪53驅動連接，同時伺服電機54與無線發(fā)射接收器11信號連接，基于每塊電磁模塊6在穩(wěn)定狀況下能夠提供的吸附力設為F0，電磁模塊6能夠提供的總吸附力為F＝F0(n-1)，機器人13總重量設為G,移動滾輪53裝置能夠提供的穩(wěn)定進給力為F1,表面接觸摩擦系數(shù)為μ,機器人能夠前行的穩(wěn)定加速度為a，即F1-μF0(n-1)＝aG/g，機器人13能夠穩(wěn)定前行時a為0，基于伸縮式折斷橫臂52初始長度為h0，氣缸17伸長變換量為△h，規(guī)則環(huán)形曲面截面半徑為R,即R與h，△h及多折斷式調(diào)整架51數(shù)量n的初步函數(shù)關系：R≈βn△h+θh，其中β，θ為常數(shù)，當?shù)弥猲為一定時R與(h+△h)在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)一次線性關系，由此可根據(jù)△h的變化來調(diào)整伸縮式橫臂52的長度，柔性轉向架55包含柔性彈簧19，柔性架20，柔性彈簧19能夠在z軸方向完成伸縮，使得遙控車主體5能夠初步與環(huán)形曲面定位，柔性架20由多組柔性結構組成，柔性架中多組小型柔性彈簧組21完成處在xy平面中移動滾輪53的空間姿態(tài)變換和小范圍點面調(diào)整，使得與柔性轉向架55聯(lián)接的移動滾輪53能夠更好的貼合于環(huán)狀曲面。小型柔性彈簧組21在固定軸芯22周圍，柔性彈簧19與柔性架20之間存在隔板23，蛇形柔性結構24為一種蛇形環(huán)繞的柔性組織組成。遙控車主體5依靠伺服電機54驅動移動滾輪53實現(xiàn)空間上面的前后左右、停等基本動作，板件連接件16的繞動與卡扣18的固定作用使得遙控車主體5又能夠在平整鋼板面上穩(wěn)定自由行走。

實際上遙控車主體5的工作原理與現(xiàn)有的爬墻機器人工作的原理是相同的，本發(fā)明的提供的爬墻焊接機器人在普通爬墻機器人基礎上增加了電磁模塊，焊接模塊。但結構為折斷式結構比一般機器人結構簡單，輕盈，能更好的完成本職工作。

在本實施例中，監(jiān)控裝置10，8，監(jiān)控裝置10包含設置在遙控車主體5前后的兩個攝像頭，這樣能更好的觀察遙控車周圍的環(huán)境。監(jiān)控裝置8包含焊槍前段紅外激光發(fā)射器與攝像頭，監(jiān)控裝置會將實時拍攝的畫面通過無線發(fā)射器反饋到顯示器上面，操作人員可通過顯示器可以觀察到機器人13周圍情況，同時方便操作人員的工作。

在本實施例中，電磁模塊6共有6個，6個電磁模塊固定在調(diào)整架51上，與無線發(fā)射器11信號連接利用電磁模塊產(chǎn)生的磁場使得機器人即可吸附在平整的鋼板平面，又可以吸附在管狀規(guī)則曲面，即利用遙控器15進行無線控制，遙控機器人13在平面或曲面爬行。顯然這僅僅是本發(fā)明的一種實施案例，至于電磁模塊的數(shù)量，位置并不止于此，例如，為吸附穩(wěn)定在每一個調(diào)整架前后端可設置兩個電磁模塊，或為節(jié)省裝置重量，中部調(diào)整架不設置電磁模塊，本實施例這樣做的目的僅僅是為了機器人更好的吸附在平面工作。

在本實施例中，遙控器15設置在觸屏顯示器13上面，這樣操作人員可通過顯示器圖像觀察到機器人周圍情況，觸屏控制機器人工作。當然，這僅僅只本實施例中一種情況，顯示器13與遙控器15也可分開，并作為兩個結構。

在本實施例中，無線發(fā)射器與遙控器通過現(xiàn)有無線頻段3g，4g等通訊模式連接。亦可根據(jù)實際需求選擇不同的通訊模式。

在本實施例中，本發(fā)明的智能焊接機器人，其焊接裝置7具體結構如下，為了使焊槍能夠在空間x，y，z軸方向自由移動，在同一平面內(nèi)為焊接裝置提供3個自由度，在垂直于吸附平面為焊槍裝置配備用于焊接焊槍在空間移動的支撐裝置，移動支撐裝置為方形支座12，方形支座上設有垂直轉軸9，方形支座固定在多折斷式調(diào)整架51上，焊接裝置為氬弧焊槍，氬弧焊槍固定在轉軸9上，顯然這僅僅是本發(fā)明的一種實施案例，至于焊槍的種類，焊槍的其他連接方式，可以根實際情況改變。

在本實施例中，遙控車主體的防滑性能必須足夠好，以致使機器人能夠在行進時不至于打滑，因此本發(fā)明采取了凹形條紋橡膠輪，這僅僅是本實施例的一種情況。

以上公開的僅是本發(fā)明的幾個具體實施例，但是本發(fā)明并非局限于此，任何領域的技術人員能思之變化都應納入本發(fā)明的保護范圍。