[发明专利]一种全方位移动式管道焊接机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，具体是一种适用于管道系统的全方位移动式焊接机器人。

背景技术

管道是流体的常用运输方式之一，具有占地空间小、成本低等优点。管道系统的焊接式组合与焊接修复通常采用人工的方式，具有成本高、危险性大、工作难度大等不足，而现有的焊接机器人又无法满足管道系统多样性的需求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种全方位移动式管道焊接机器人，该装置结构简单、操作灵活，能够在管道系统内全方位自如运动，快速到达指定位置，执行焊接任务；该装置能够实现拐弯、换道等复杂运动，同时可以有效防止坠落，还能适应不同尺寸、不同横截面形状的管道焊接需求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种全方位移动式管道焊接机器人，包括末端运动组件、车轮组合装置、车轮组伸缩摇摆组件、车轮组折叠架姿态调整组件以及可折叠式焊枪组件；车轮组合装置将四组末端运动组件有机结合起来，组合成可以支撑管道内壁面并沿管道轴线运动的车轮组；车轮组折叠架姿态调整组件和六组车轮组伸缩摇摆组件组合成全方位移动式管道焊接机器人的主体姿态变换机构，车轮组伸缩摇摆组件末端连接车轮组，从而构成能够在管道系统内全方位自如运动的运动装置，快速到达指定工作位置；该运动装置结构简单、操作灵活，能够实现拐弯、换道等复杂运动，同时可以有效防止坠落，还能适应不同尺寸、不同横截面形状的管道需求；工作时，机器人的工作端车轮组收回，其余五组车轮组展开以稳定支撑机器人机体；车轮组伸缩摇摆组件、车轮组折叠架姿态调整组件以及可折叠式焊枪组件组合成位置与姿态均可灵活调整的焊接装置，高效地执行焊接式组装与焊接修复等工作；

所述的末端运动组件包括车轮、车轮轴、车轮旋转从动链轮、轴套一、车轮轴旋转轴承、车轮轴旋转轴承定位件、轴套二、叉形车轮架、车轮旋转链条、车轮旋转电机固定件、车轮旋转双轴电机以及车轮旋转主动链轮；车轮与车轮轴通过花键连接，并经轴肩和轴套二轴向定位；车轮旋转从动链轮有两个，均与车轮轴键连接，其中一个经轴肩和轴套一轴向定位，另一个经轴套二和轴套一轴向定位；车轮轴旋转轴承定位件有两个，分别与叉形车轮架的两端螺栓连接；车轮轴旋转轴承有两个，其内圈与车轮轴末尾轴段紧配合，外圈与叉形车轮架和车轮轴旋转轴承定位件组合成的沉孔紧配合，并通过轴套一和叉形车轮架与车轮轴旋转轴承定位件组合成的沉孔壁面轴向定位；车轮旋转双轴电机通过叉形车轮架和车轮旋转电机固定件固定位置，两个电机输出轴均与车轮旋转主动链轮螺栓固定；车轮旋转从动链轮、车轮旋转链条、车轮旋转双轴电机以及车轮旋转主动链轮组合成齿形链同步传动装置，车轮旋转双轴电机输出轴的转动，经链传动转化为车轮轴绕其轴线的旋转运动，从而带动车轮绕其轴线转动；

所述的车轮组合装置包括车轮伸缩多级液压缸和车轮组合件；车轮伸缩多级液压缸有四组，分别位于车轮组合件的上、下、左、右四个侧面；车轮伸缩多级液压缸的缸筒端与车轮组合件焊接在一起，车轮伸缩多级液压缸的活塞杆端与末端运动组件中的叉形车轮架焊接在一起，从而构成上、下、左、右四个方位均有可伸缩末端运动装置的车轮组，以实现支撑管道内壁面并沿其轴线的直线运动，同时四组末端运动组件的伸缩运动相互独立，可满足不同横截面形状的管道需求；

所述的车轮组伸缩摇摆组件包括液压球铰一、折叠式伸缩架活动端、多级伸缩轴、折叠轴、折叠杆、折叠驱动电机以及折叠架固定端；一系列的折叠轴、折叠杆及双头螺柱有机结合并经螺母定位，构成折叠式伸缩架；位于折叠式伸缩架两端的折叠轴分别处于折叠式伸缩架活动端和折叠架固定端的槽形孔内；折叠驱动电机有两个，其电机座与折叠架固定端经螺栓组铰接，输出轴与处于折叠架固定端槽形孔内的折叠轴轴孔连接；两个折叠驱动电机的输出轴同步运动，驱动处于折叠架固定端槽形孔内的两个折叠轴以相同的速度相向或相背运动，实现折叠式伸缩架的展开与折叠收回动作；液压球铰一的活动端与折叠式伸缩架活动端焊接在一起，多级伸缩轴有三个，一端焊接在折叠式伸缩架活动端上，另一端与位于折叠式伸缩架活动端一侧中心的第一个折叠轴轴孔连接，以保证折叠架运动过程中折叠式伸缩架活动端不发生错动，从而使得液压球铰一活动端轴线始终处于折叠架的中心位置；液压球铰一的支座又与车轮组合装置的车轮组合件螺栓固定，从而构成能够带动车轮组伸缩以及绕液压球铰一球头中心点所在任意轴摇摆的车轮组伸缩摇摆组件，以协助实现机器人在拐弯、换道及工作过程中的姿态变换，同时能够有效防止机器人在运动过程中发生坠落现象；