爬行焊接机器人的控制方法及爬行焊接机器人与流程

本发明涉及焊接装置，尤其是涉及一种爬行焊接机器人的控制方法及爬行焊接机器人。

背景技术：

1、在金属结构焊接领域，对钢制储罐、球罐、管道、船体等大中型平面或弧面设备进行焊接作业时，通常是采用手工作业为主，劳动强度大且工作环境恶劣，需要多名工人协同完成，对焊接工的技能需求较高，同时受多种因素影响会导致焊接质量无法保证，生产率低下。目前随着焊接技术和工业机器人技术的不断发展，目前市场上的焊接机器人多为关节式，其活动半径不足2米，不能有效解决大中型结构件的焊接问题。为了能解决大中型结构件焊接工作量不断加大、生产环境恶劣等极端情况下的焊接需求以及确保焊接质量，因此爬行式焊接机器人得到越来越多的应用。

2、针对现有技术焊接机器人无法对钢制储罐、球罐及船体等大中型平面或弧面结构件进行焊接作业，而人工进行大中型结构件平面或弧面焊接作业时，劳动强度大且工作环境恶劣，需要多名工人协同完成，对焊接工的技能需求较高，同时受多种因素影响会导致焊接质量无法保证，生产率低下。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种爬行焊接机器人的控制方法及爬行焊接机器人，其能够解决上述技术问题。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种爬行焊接机器人的控制方法，包括如下步骤：

4、s1.控制可调式磁吸附模块，使爬行焊接机器人与被吸附表面间的吸附力保持稳定；

5、s2.获取焊缝信息；

6、s3.控制焊枪平移达到焊缝位置；

7、s4.控制焊枪转动，达到工艺需求角度；

8、s5.调节焊接电源的工艺参数；

9、s6.启动焊接，爬行机控制器通过交流伺服驱动器控制爬行机器人自动沿焊缝走向自主爬行，同时，爬行机控制器控制激光滑块伺服驱动器控制激光滑块移动，以及爬行机控制器控制焊接电源控制器启动，使焊接电源机及送丝机进行作业，带动焊枪移动；

10、s7.完成焊接。

11、在可选的实施方式中，步骤s1中，所述爬行焊接机器人与被吸附表面间的吸附力保持稳定的具体方法为：

12、步骤1：用激光传感器测得焊缝信息的位置坐标、可信度及图像信号，并传输给pc机和爬行机控制器；

13、步骤2：pc机将上述焊缝信息经信号处理传输到跟踪控制器及焊接电源控制器；

14、步骤3：跟踪控制器依据焊缝信息发指令；

15、步骤4：根据这一指令，经焊枪平摆机构和焊枪角摆夹持机构，使焊枪实现跟踪焊缝运动并保持干深长度；

16、步骤5：焊枪经焊枪平摆机构和焊枪角摆夹持机构进行移动时，发出一焊枪位移信号，焊枪位移信号包括横向位置传感器的信号和纵向位置传感器的信号；

17、步骤6：爬行焊接机器人在移动时，车身上的姿态传感器发出一车身姿态信号；

18、步骤7：结合步骤1、步骤5、步骤6的输入数据，跟踪控制器进行运算处理。

19、在可选的实施方式中，步骤s2获取焊缝信息的方式为：

20、经轮履式行走机构带动激光跟踪模块移动，使相机始终能够锁定焊缝。

21、第二方面，本发明提供一种使用前述实施方式任一项所述的控制方法的爬行焊接机器人，包括可调式磁吸附模块、轮履式行走机构、爬行机车架和焊接负载装置，所述焊接负载装置设置在所述爬行机车架上；

22、所述轮履式行走机构设置在所述爬行机车架的相对两端，用于给所述爬行机车架提供爬行动力；

23、所述可调式磁吸附模块设置在所述爬行机车架上，且设置在两个所述轮履式行走机构之间；

24、所述可调式磁吸附模块包括磁体模块和升降调节模块，所述升降调节模块与所述磁体模块连接，用于控制所述磁体模块升降；

25、所述升降调节模块具有多个可独立控制的升降机构，通过分别调节多个独立控制的所述升降机构，改变所述磁体模块与被吸附表面之间的夹角和/或间隙。

26、在可选的实施方式中，所述轮履式行走机构包括磁座、滚子链、主动轮、从动轮和第一驱动机构；

27、所述第一驱动机构固定设置在所述爬行机车架上；

28、所述主动轮和所述从动轮均转动设置在所述爬行机车架上；

29、所述主动轮和所述从动轮通过所述滚子链连接；

30、所述磁座设置在所述滚子链上。

31、在可选的实施方式中，所述第一驱动机构包括伺服电机和转角减速电机，所述伺服电机与所述转角减速电机连接，所述伺服电机和所述转角减速电机均固定在爬行机车架上，所述主动轮固定在所述转角减速电机的法兰上，通过所述伺服电机能够带动所述主动轮转动。

32、在可选的实施方式中，所述焊接负载装置包括焊接架和焊枪平摆机构；

33、所述焊接架固定设置在所述爬行机车架上；

34、所述焊接平摆机构包括第一直线电机、第一直线导轨、第三驱动装置、第一传动齿轮和第一传动齿条；

35、所述第一直线电机固定设置在所述焊接架上，所述第一直线导轨与所述第一直线电机连接；所述第一传动齿轮转动设置在所述第一直线导轨上；所述第一传动齿轮与所述第一传动齿条啮合；所述第三驱动装置与所述第一传动齿轮连接。

36、在可选的实施方式中，所述焊接负载装置还包括焊枪角摆夹持机构；

37、所述焊枪角摆夹持机构包括角摆器、锁紧机构和卡箍；

38、所述角摆器与所述卡箍连接，用于带动设置在所述卡箍上的焊枪摆动；

39、所述锁紧机构设置在所述角摆器上，且与所述第一传动齿条固定连接。

40、在可选的实施方式中，所述焊接负载装置还包括激光跟踪平摆机构和激光跟踪模块；

41、所述激光跟踪平摆机构包括第二直线电机、第二直线导轨、第四驱动装置、第二传动齿轮和第二传动齿条；

42、所述第二直线电机固定设置在所述焊接架上，所述第二直线导轨与所述第二直线电机连接；所述第二传动齿轮转动设置在第二所述直线导轨上；所述第二传动齿轮与所述第二传动齿条啮合；所述第四驱动装置与所述第二传动齿轮连接；

43、所述激光跟踪模块包括相机、激光传感器、安装架和多滤光片；

44、所述相机、所述激光传感器和所述多滤光片均设置在所述安装架上；

45、所述安装架固定设置在所述第二传动齿条上。

46、在可选的实施方式中，所述焊接架上还设置有防风装置；

47、所述防风装置包括固定支架和防风罩体，所述固定支架的一端与所述焊接架连接，另一端与所述防风罩体连接；

48、所述固定支架包括伸缩平移板，所述伸缩平移板上开设有左右方向滑道及前后方向滑道，所述防风罩体上开设有上下方向滑道，使得所述防风罩体可在三个方向进行调整，调整结束后进行固定。

49、本发明实施例的有益效果是：

50、1、通过轮履式行走机构实现无需轨道、无需导向爬行，可焊接范围大；可明显减少焊接辅助时间，生产效率高；可实现大中型结构件的全位置焊接。

51、2、通过可调式磁吸附模块来调节磁吸附力大小，可实现平板及大曲率弧板爬行，工作环境适应性高。

52、3、通过采用了先进的焊缝识别、多传感器数据融合技术，可实现可靠的焊缝跟踪，因此可以保证焊接的质量，焊缝跟踪精度可达±0.2mm.高度在±0.5mm以内，并且跟踪范围不受限制。

53、4、爬行焊接机器人安装有定制的防风装置，可满足风速不大于10m/s条件下的熔化极气体保护焊。

54、5、通过图像采集获取焊缝宽度等相关信息，反馈到爬行焊接机器人的总控制器，爬行焊接机器人的总控制器调节焊接电源控制器来实现对焊接电源电压及电流的调节，可满足焊缝不规则变化时焊接工艺的实时调节。