本發(fā)明涉及機(jī)器人激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有熔覆功能的蜘蛛機(jī)器人。

背景技術(shù)：

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的，既滿足了對材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。

與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn)，因此激光熔覆技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊。

從當(dāng)前激光熔覆的應(yīng)用情況來看，其主要應(yīng)用于三個(gè)方面：一，對材料的表面改性，如燃汽輪機(jī)葉片，軋輥，齒輪等；二，對產(chǎn)品的表面修復(fù)，如轉(zhuǎn)子，模具等。有關(guān)資料表明，修復(fù)后的部件強(qiáng)度可達(dá)到原強(qiáng)度的90％以上，其修復(fù)費(fèi)用不到重置價(jià)格的1/5，更重要的是縮短了維修時(shí)間，解決了大型企業(yè)重大成套設(shè)備連續(xù)可靠運(yùn)行所必須解決的轉(zhuǎn)動(dòng)部件快速搶修難題。另外，對關(guān)鍵部件表面通過激光熔覆超耐磨抗蝕合金，可以在零部件表面不變形的情況下大大提高零部件的使用壽命；對模具表面進(jìn)行激光熔覆處理，不僅提高模具強(qiáng)度，還可以降低2/3的制造成本，縮短4/5的制造周期。三，快速原型制造。利用金屬粉末的逐層燒結(jié)疊加，快速制造出模型。

雖然激光熔覆已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是對于一些復(fù)雜環(huán)境中固定的裝備的修復(fù)，比如管道，則難以實(shí)現(xiàn)人要直接熔覆，并且在一些危險(xiǎn)環(huán)境也不適宜人工操作。現(xiàn)有技術(shù)缺乏對這些復(fù)雜環(huán)境中的熔覆設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種具有熔覆功能的蜘蛛機(jī)器人，其可以，完成復(fù)雜環(huán)境中的激光熔覆。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種具有熔覆功能的蜘蛛機(jī)器人，包括機(jī)身及與機(jī)身連接的偶數(shù)條機(jī)械腿，所述機(jī)身內(nèi)設(shè)有相互連接的供電單元及控制系統(tǒng)，所述機(jī)身底部設(shè)有送粉器和激光器，并且所述機(jī)身的前端設(shè)有圖像采集器，所述送粉器、激光器和圖像采集器均連接所述控制系統(tǒng)。

根據(jù)權(quán)本發(fā)明的蜘蛛機(jī)器人，所述供電單元包括：

第一供電模塊，通過第一開關(guān)連接所述激光器；

第二供電模塊，通過第二開關(guān)連接所述激光器。

根據(jù)權(quán)本發(fā)明的蜘蛛機(jī)器人，所述控制系統(tǒng)包括：

通信單元，用于與外部系統(tǒng)連接通信；

控制單元，用于控制所述送粉器、激光器及圖像采集器的運(yùn)行。

根據(jù)權(quán)本發(fā)明的蜘蛛機(jī)器人，所述激光器包括一激光加工頭，所述送粉器具有一與所述加工頭配合的送粉頭。

根據(jù)權(quán)本發(fā)明的蜘蛛機(jī)器人，所述機(jī)械腿的足端為半圓柱狀，且足端的弧面上分布有多條沿足端徑向和周向交錯(cuò)分布的溝槽。

根據(jù)權(quán)本發(fā)明的蜘蛛機(jī)器人，所述機(jī)械腿的足端為吸盤結(jié)構(gòu)，該吸盤結(jié)構(gòu)通過管道連接一受控制單元開合的氣閥。

根據(jù)權(quán)本發(fā)明的蜘蛛機(jī)器人，所述機(jī)身上還設(shè)有紅外探測頭。

根據(jù)權(quán)本發(fā)明的蜘蛛機(jī)器人，所述控制系統(tǒng)還包括一功率調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)所述激光器工作功率。

本發(fā)明提供一種具有熔覆功能的蜘蛛機(jī)器人，其包括機(jī)身及與機(jī)身連接的偶數(shù)條機(jī)械腿，所述機(jī)身內(nèi)設(shè)有相互連接的供電單元及控制系統(tǒng)，所述機(jī)身底部設(shè)有送粉器和激光器，并且所述機(jī)身的前端設(shè)有圖像采集器，所述送粉器、激光器和圖像采集器均連接所述控制系統(tǒng)。借此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中的激光熔覆。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的蜘蛛機(jī)器人外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的優(yōu)選控制結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的機(jī)械腿結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1～圖3，本發(fā)明提供了一種具有熔覆功能的蜘蛛機(jī)器人，其是對現(xiàn)有的多足機(jī)器人進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，整合熔覆系統(tǒng)。該蜘蛛機(jī)器人包括機(jī)身10及與機(jī)身連接的偶數(shù)條機(jī)械腿20，所述機(jī)身內(nèi)設(shè)有相互連接的供電單元11及控制系統(tǒng)12，所述機(jī)身10的底部設(shè)有送粉器13和激光器14，并且所述機(jī)身10的前端設(shè)有圖像采集器15，所述送粉器13、激光器14和圖像采集器15均電連接所述控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的蜘蛛機(jī)器人可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景，制作適應(yīng)性大小的尺寸，當(dāng)然各部件及功能結(jié)構(gòu)的工作原理及配合關(guān)系不變。

控制系統(tǒng)12是蜘蛛機(jī)器人的控制核心，其用于控制機(jī)器人的運(yùn)行和工作。比如，在一具體應(yīng)用中，需要對狹小空間中的設(shè)備表面進(jìn)行熔覆處理，當(dāng)人工操作難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，用戶可以控制蜘蛛機(jī)器人進(jìn)入到空間對設(shè)備進(jìn)行熔覆處理。圖像采集器15則實(shí)時(shí)獲取蜘蛛機(jī)器人所處的環(huán)境圖像，并通過控制系統(tǒng)12回傳到用戶控制端，以使用戶可以更好的判斷及操控所述機(jī)器人。圖像采集器15為大視角攝像頭，其通過角度可調(diào)機(jī)構(gòu)安裝于蜘蛛的眼部，使得圖像采集具有較寬的范圍，減小肓區(qū)。

具體的，控制系統(tǒng)12包括至少一控制單元121和通信單元122?？刂茊卧?21為控制系統(tǒng)12的控制核心，其可以采用單片機(jī)、dsp及其它微控制器。通信單元122可以為藍(lán)牙通信單元、射頻通信單元中的任一種，其用于接收外部控制端的控制信號，以控制蜘蛛機(jī)器人運(yùn)行，比如控制機(jī)械腿20的行走以及其它動(dòng)作。又比如控制送粉器13送粉，以及激光器14工作。當(dāng)然，所述的通信單元122也可以向控制端返回?cái)?shù)據(jù)，比如將圖像采集器15采集的空間圖像及位置圖像返回給控制端。

當(dāng)蜘蛛機(jī)器人到達(dá)預(yù)定熔覆位置后，用戶控制端可以向控制系統(tǒng)12發(fā)送控制指令，進(jìn)而使得控制單元121首先控制送粉器13將熔覆需要的合金粉末送至熔覆位置，然后控制激光器工作，執(zhí)行熔覆操作。當(dāng)然，上述操作是預(yù)置式熔覆處理，其未提交的工藝步驟如對基體表面預(yù)處理以及熔覆后的熱處理均為現(xiàn)有技術(shù)，雖未加描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明激光器或設(shè)置其它加熱設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)上述步驟。

本發(fā)明的一實(shí)施例中，如圖3所示，激光器14包括一激光加工頭141，所述送粉器13具有一與所述激光加工頭14配合的送粉頭131?；谠摻Y(jié)構(gòu)，可以在控制單元121的控制下實(shí)現(xiàn)送粉與激光熔化的同步處理，實(shí)現(xiàn)同步式激光熔覆。為增大激光加工頭141的加熱效率，可以在激光加工頭141頭部適應(yīng)性增加一凸透鏡，實(shí)現(xiàn)光線的進(jìn)一步聚焦。在該配置中，激光器14的聚集位置即為送粉頭131的粉末流匯聚位置。送粉器13的送粉機(jī)制，可以采用重力送粉，也可以采用噴涂式送粉，以適應(yīng)不同環(huán)境下的應(yīng)用。

對于本發(fā)明的供電單元11，其可以為普通的電源供電模塊，為控制系統(tǒng)12及激光器14的運(yùn)行提供電源。優(yōu)選的是，供電單元11設(shè)置有第一供電模塊111和第二供電模塊112。其中，第一供電模塊111通過第一開關(guān)連接所述激光器14，第二供電模塊112通過第二開關(guān)連接激光器14，并且第一開關(guān)和第二開關(guān)均連接控制單元121。借此，本發(fā)明可以通過控制單元121控制第一開關(guān)和/或第二開關(guān)的通斷，以使得不同的供電模塊給激光器14供電。具體的說，第一供電模塊111與第二供電模塊112所提供電壓均在激光器14的額定電壓之內(nèi)，并且具有一定的壓差，比如第一供電模塊111提供5v直流電源，第二供電模塊112提供12v直流電源，當(dāng)激光器14需要更高的輻射溫度以達(dá)到熔覆要求時(shí)，則可以通過控制單元121的控制，將激光器14的供電線路切換到第二供電模塊112。

更好的，為實(shí)現(xiàn)激光器14功率的平穩(wěn)過渡，本發(fā)明還可以設(shè)置一控制激光器14功率的功率調(diào)節(jié)單元142，使的其在控制單元121的控制下線性調(diào)節(jié)激光器14的功率。

對于熔覆時(shí)的溫度，可以通過設(shè)置一熱紅外探測頭30，其可以實(shí)時(shí)檢測激光加工頭141的工作溫度，并通過控制單元121及通信單元122實(shí)時(shí)回傳到用戶控制端。

為保證蜘蛛機(jī)器人的穩(wěn)定性，其機(jī)械腿20的足端為吸盤結(jié)構(gòu)，如圖4所示，該吸盤結(jié)構(gòu)通過管道連接一受控制單元控制開合的氣閥201，當(dāng)每條機(jī)械腿需要固定時(shí)，控制單元121控制機(jī)械腿向下加壓使得足端吸盤排氣，此時(shí)保持氣閥201關(guān)閉狀態(tài)，從而使足端固定在基體，當(dāng)需要移動(dòng)或行走時(shí)控制打開氣閥201，使提吸盤進(jìn)氣推動(dòng)吸附力，即可移動(dòng)該機(jī)械腿20，其它機(jī)械腿20采用相同控制方式。

當(dāng)然，機(jī)械腿20的機(jī)構(gòu)可以適應(yīng)性的改進(jìn)，比如，在較平的狹小空間中時(shí)，足端可以為半圓柱狀，且足端的弧面上分布有多條沿足端徑向和周向交錯(cuò)分布的溝槽，這些溝槽將足端的弧面劃分為多個(gè)塊狀區(qū)域，這些塊狀區(qū)域，可以看作是一個(gè)個(gè)凸起，對于地面不同的路況，設(shè)置了這種結(jié)構(gòu)后，這樣可以適應(yīng)不同路面，任何時(shí)候都可以保證與地面是線接觸。行走時(shí)利用凸起與溝槽，可與地面細(xì)微的凸起、凹陷等更加緊密接觸，防止機(jī)械腿20運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生打滑情況。

更好的，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的蜘蛛機(jī)器人可以在側(cè)壁上更好的行進(jìn)，還可以對機(jī)械腿的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，比如，在機(jī)械腿20的足部設(shè)置若干微型仿生抓齒，所述仿生抓齒通過傳動(dòng)系統(tǒng)連接一微型機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)接收控制單元121控制?？刂茊卧?21可以控制機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的工作，進(jìn)而通過傳動(dòng)系統(tǒng)控制機(jī)械腿20足部仿生抓齒的收取抓放，借此使得蜘蛛機(jī)器人可以在側(cè)壁行進(jìn)，具有更好的環(huán)境適應(yīng)性。

綜上所述，本發(fā)明提供一種具有熔覆功能的蜘蛛機(jī)器人，其包括機(jī)身及與機(jī)身連接的偶數(shù)條機(jī)械腿，所述機(jī)身內(nèi)設(shè)有相互連接的供電單元及控制系統(tǒng)，所述機(jī)身底部設(shè)有送粉器和激光器，并且所述機(jī)身的前端設(shè)有圖像采集器，所述送粉器、激光器和圖像采集器均連接所述控制系統(tǒng)。借此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中的激光熔覆。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。