[发明专利]一种柔感焊接机器人及其焊缝跟踪方法

说明书

本发明公开了一种柔感焊接机器人及其焊缝跟踪方法，包括机械臂一、机械臂二、柔感关节、伸缩把持器以及焊枪；机械臂二通过柔感关节与机械臂一旋转连接；柔感关节包括柔性功能件一、离合功能件一和旋转编码器；柔性功能件一用于控制机械臂二的旋转与限位；离合功能件一用于控制机械臂二与机械臂一相对运动；旋转编码器测量机械臂二的旋转角度；伸缩把持器安装在机械臂二的末端，伸缩把持器能沿机械臂二轴向伸缩；焊枪安装在伸缩把持器的末端。本发明在原机器人数控功能的基础上，增加柔性及感知，使得机器人所持焊枪能够自动跟踪焊缝。

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，特别是涉及一种柔感焊接机器人及其焊缝跟踪方法。

背景技术

多轴工业机器人在焊接领域已经大量应用，许多行业从其生产高效和质量稳定的使用中获益。但造船类大型钢结构等最大焊接应用场景却很难用得起来。这是因为机器人属于数控设备，工作时所持焊枪按预设程序轨迹运动，而大尺寸钢结构安装误差往往大于焊接允许范围且无规律，使得机器人焊接常常没有焊到焊缝上，从而不能达到焊接质量要求。所以此类焊接都是增加焊缝跟踪等措施的。

目前采取的措施主要有激光跟踪、电弧跟踪、照相等方式。但这些方式都有很大的局限性。例如：增加激光跟踪装置，不但复杂价高，而且在焊接非敞开焊缝时，二端较长一段焊缝无法跟踪和焊接。电弧跟踪影响因素较多，其摆动焊方式也降低了焊接效率。照相系统复杂对现场要求高稳定性不够。因此，庞大的大型钢结构焊接生产规模需要一种简便易行的自动焊缝跟踪方法。

工业机器人----主要指六轴机器人，现有的焊接机器人均采用示教或事先离线编程方式规划焊枪的运行轨迹，不易适应大型钢结构这种单件生产类型的偏离误差大的焊缝焊接。因此，大型钢结构类制造产业升级需要大量价廉物美的专用焊接机器人。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种柔感焊接机器人及其焊缝跟踪方法，该柔感焊接机器人及其焊缝跟踪方法能在原机器人数控功能的基础上，增加柔性及感知，使得机器人所持焊枪能够自动跟踪焊缝。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种柔感焊接机器人，其特征在于：包括机械臂一、机械臂二、柔感关节、伸缩把持器以及焊枪；

机械臂二通过数控轴和柔感关节旋转连接于机械臂一，机械臂二末端通过数控轴连接有转盘；

柔感关节包括柔性功能件一、离合功能件一和旋转编码器；

柔性功能件一用于控制机械臂二的旋转与限位；

离合功能件一用于控制机械臂二与机械臂一相对运动；

旋转编码器测量机械臂二的旋转角度；

伸缩把持器安装在转盘上，伸缩把持器能沿转盘轴向伸缩；

焊枪安装在伸缩把持器的末端。

进一步地，所述伸缩把持器包括柔性功能件二、离合功能件二和电子尺；

柔性功能件二用于控制伸缩把持器的轴向伸缩与限位；

离合功能件二用于控制伸缩把持器与机械臂二的相对运动；

电子尺用于检测伸缩把持器的伸缩位移。

进一步地，所述柔性功能件二为压簧。

进一步地，所述离合功能件一和离合功能件二均为电磁离合器。

进一步地，所述柔性功能件一为扭簧。

进一步地，所述焊枪包括夹持部和焊接部，焊接部末端设有圆角；其中，夹持部与焊接部之间的夹角为焊枪角θ，θ取值范围为0-30°；焊接部与水平面的夹角为焊接角α，α取值范围为45±5°。