[实用新型]一种自主移动式双面双弧焊接机器人系统

权利要求书

1.一种自主移动式双面双弧焊接机器人系统，包括机器人本体（1）、控制系统和焊接系统，其特征在于：

机器人本体（1）包括爬行机构（12）和操作机构（13）：所述爬行机构（12）包括采用驱动转向一体化磁轮的前轮模块（21）、采用永磁间隙吸附装置的后轮模块（24）、连接前后轮的车架（22）和安装在车架（22）上的电机驱动控制器（23），所述爬行机构（12）为三轮结构，三轮均为驱动轮，采用冗余控制转向方式实现在导磁壁面上的转向；操作机构（13）安装在爬行机构（12）上；

控制系统包括传感系统、机器人本体（1）控制箱和机器人主控系统；所述传感系统包括激光跟踪传感器（15）、环境监控传感器（17）和熔池监控传感器（16）；

焊接系统包括焊枪（14）、焊接电源、送丝机、保护气、遥操作手控盒；

机器人本体（1）、控制系统和焊接系统三者通过线缆连接；

所述机器人本体（1）为2台，机器人本体（1）控制箱为2套，传感系统为2套，焊枪（14）为2个；上述两套设备对称设置，所述2台机器人本体（1）分别吸附在待焊接工件两侧。

2.根据权利要求1所述的一种自主移动式双面双弧焊接机器人系统，其特征在于：所述驱动转向一体化磁轮装置的具体结构为：后轮底盘（52）为轭铁（40）与环绕车轮（53）安装在后轮底盘（52）上的永磁体（51）一起构成磁路的一部分，直流电机（56）后接二级减速器（58）带动车轮（53），所述二级减速器（58）的第一级为行星齿轮减速器（55），第二级为涡轮蜗杆减速器（54），涡轮蜗杆减速器（54）通过螺钉连接安装在后轮底盘（52）上；直流无刷电机（56）及行星齿轮减速器（55）经过20齿直齿锥齿轮（60）和40齿直齿锥齿轮（65）传动带动锥齿轮轴（64）旋转，锥齿轮轴（64）再通过19齿圆柱齿轮（63）和60齿圆柱齿轮（62）传动带动转向轴（61）旋转，转向轴（61）与转向基础板（59）通过螺钉联接固定。

3.根据权利要求2所述的一种自主移动式双面双弧焊接机器人系统，其特征在于：所述永磁间隙吸附装置环绕后轮，并且安装在底盘（52）上，所述永磁间隙吸附装置和导磁壁面间是非接触的，通过调节底盘（52）和导磁壁面之间的距离设定所述永磁吸附装置和导磁壁面间的气隙，永磁间隙吸附装置包括12块沿厚度方向充磁的钕铁硼永磁体（51），每个后轮各布置6块永磁体（51），相邻永磁体（51）的电极相异，N极和S极交错排列构成磁路。

4.根据权利要求3所述的一种自主移动式双面双弧焊接机器人系统，其特征在于：操作机构（13）包括十字滑块和摆动器组成水平和垂直两个方向的两个自由度采用丝杠导轨，摆动器为步进电机搭配蜗轮蜗杆减速器（58）；

所述的操作机构（13）具体包括十字滑块横轴（31）、十字滑块纵轴（32）、连接臂（33）、焊缝跟踪传感器（38）连接件（34）和摆动器连接件（35），十字滑块横轴（31）与十字滑块纵轴（32）是分别包括步进电机与精密滚珠丝杠导轨，焊缝跟踪传感器（38）安装在连接件的前端，摆动器连接件（35）安装在连接臂（33）的端部，摆动机构（36）安装在摆动器连接件（35）上，摆动机构（36）前端夹持焊枪（14），焊枪（14）夹持及姿态调整机构。

5.根据权利要求4所述的一种自主移动式双面双弧焊接机器人系统，其特征在于：进一步的，所述底盘（52）为低碳钢，作为轭铁（40）与环绕车轮（53）安装在后轮底盘（52）上的永磁体（51）一起构成磁路。

6.根据权利要求5所述的一种自主移动式双面双弧焊接机器人系统，其特征在于：机器人控制系统采用宏观遥控微观自主的控制方式，即操作者利用遥操作手控盒控制2台机器人分别运动到起弧位置附近，再由机器人传感控制系统完成起始点位置的调整，最后由自主识别跟踪焊缝实现焊缝坡口中心点位置跟踪；

机器人控制系统采用工业PC作为主控系统，单台激光跟踪传感系统采集的坡口中心点偏差信号控制机器人本体（1）和操作机构（13）运动，2台机器人之间的配合由机器人主控制系统协调控制；焊接系统的控制包含起弧收弧开关量控制、工艺参数设置。

7.根据权利要求6所述的一种自主移动式双面双弧焊接机器人系统，其特征在于：打底焊时2台机器人实施非对称焊接，填充焊时2台机器人对称焊接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种自主移动式双面双弧焊接机器人系统，其特征在于：所述驱动转向一体化磁轮具体结构为：侧倾转轴一端安装在车体固定框架上，另一端转台下支撑板连接，转台上支撑板、转台支撑立柱和转台下支撑板连接，转台盖板与转台上支撑板连接，圆锥滚子轴承安装在两个支撑板上，转向轴（61）支承在圆锥滚子轴承上，转向轴（61）与60齿直齿齿轮连接，角度传感器输入轴与转向轴（61）固接，角度传感器支撑杆与转台上支撑板连接，角度传感器与角度传感器支撑杆连接，转向电机安装板与转台上支撑板连接，转向减速电机（56）与转向电机安装板连接，20齿直齿锥齿轮（60）固接在转向减速电机输出轴上，与之相啮合的40齿直齿锥齿轮（65）连接安装在锥齿轮轴（64）上，锥齿轮轴（64）由安装在转台上支撑板的第一深沟球轴承支承，锥齿轮轴（64）的另一侧与19齿直齿齿轮通过平键联接，19齿直齿齿轮与60齿直齿齿轮啮合，转向轴（61）的下端与转向基板连接，车轮（53）左侧安装板、车轮（53）右侧安装板、驱动电机安装板与转向基板连接，驱动减速电机（56）与驱动电机安装板连接，小同步带（57）轮轴与驱动减速电机（56）的输出轴固接，小同步带（57）轮通过平键联接安装在小同步带（57）轮轴上，前轮模块（21）永磁体（51）和车轮轭铁（40）通过平键联接安装在车轮轴上，车轮轴通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承支承在车轮左侧安装板和车轮右侧安装板之间，大同步带（57）轮通过平键联接安装在车轮轴的另一侧，大同步带（57）轮和小同步带（57）轮之间由同步带（57）联接，张紧辊轮与张紧辊轮支撑杆之间通过螺钉连接，张紧辊轮支撑杆通过螺钉安装在车轮左侧安装板上，驱动减速电机（56）与车轮轴之间通过同步带（57）传动，转向驱动机构还包括转向轴（61），转向轴（61）下部安装有车轮驱动机构及滚轮，所述转向轴（61）线与车轮轴线垂直正交。