智能机器人焊接工作站及焊接管道方法技术

本发明专利技术涉及机器人智能焊接技术领域，特别涉及一种智能机器人焊接工作站及焊接管道方法。该智能机器人焊接工作站包括智能焊接机器人、焊枪、智能搬运机器人、端拾器及全向移动平台，其中全向移动平台用于承载固定管道；智能搬运机器人设置于全向移动平台的一侧，智能搬运机器人的执行末端设有端拾器，端拾器用于焊接管道的拾取和上料；智能焊接机器人设置于全向移动平台的另一侧，智能焊接机器人的执行末端设有焊枪，焊枪用于焊接管道与固定管道之间焊缝的焊接。本发明专利技术实现了管道结构件的多品种小批量焊接，相比于当前普遍的人工焊接手段，有利于节省人力，提高生产效率，提升焊接质量。提升焊接质量。提升焊接质量。

【技术实现步骤摘要】
智能机器人焊接工作站及焊接管道方法


[0001]本专利技术涉及机器人智能焊接
，特别涉及一种智能机器人焊接工作站及焊接管道方法。

技术介绍

[0002]近年来，机器人焊接技术市场需求量不断扩大，机器人焊接技术涉及的软硬件也正在向智能化发展迅猛发展，而焊接工艺也正在从传统的模式向机器人自动焊接方向作适应性调整。随着国家智能制造政策的不断推进，传统制造业正面临向智能制造转型升级，智能制造市场需求量越来越大。机器人焊接技术也逐渐向集成多机器人、多焊接方法、多感知手段的智能焊接技术方向发展，智能焊接机器人对面向焊接过程的机器人控制技术优化。
[0003]在管道结构件的自动化焊接中，特别是管道小品种多批量的焊接任务中，存在两个问题：机器人编程和焊缝的寻位。对于机器人编程，通常使用现场示教编程和离线编程的方法实现。示教编程使用实际工件作为对象，由操作人员通过示教盒，控制机械手工具末端到达指定的姿态和位置，记录机器人位姿数据并编写机器人运动指令，完成机器人在正常焊接中的轨迹规划、位姿等关节数据信息的采集、记录。该方法具有直观、适应性好，但是繁琐，而且无法实现自动化。
[0004]机器人离线编程则是利用计算机图形学的成果，通过对工作单元进行三维建模，在仿真环境中建立与现实工作环境对应的场景，采用规划算法对图形进行控制和操作，在不使用实际机器人的情况下进行轨迹规划，进而产生机器人程序，其流程是，首先建立工件的三维模型，以及机器人和工件之间的几何位置关系，然后根据特定的工艺进行轨迹规划和离线编程仿真，确认无误后下载到机器人控制中执行。离线编程可以脱离工业现场，在办公室中完成编程的全部工作，但是由于设置繁琐、对操作人员的技能要求较高，而且软件价格昂贵，其使用范围并不广泛。工件往往由于加工、组队过程中引入的误差，使得工件中一致性总是存在一定的误差，这也使得实际焊缝的位置和姿态相对于机器人坐标系总是存在一定的误差，这个误差在焊接结构件的焊接中尤为明显，这使得机器人焊接程序直接使用，从而需要引入寻位装置和方法，对焊缝具体的位置进行修正。常用的寻位方式有：(1)焊丝和电弧法，通过预先编制的机器人程序，通过机器人接近工件时的电流和电压信号，判断机器人和工件之间的相对关系，进而近似计算出焊缝的位置。(2)激光寻位，通过使用机器人带动线或者点激光对工件进行扫描，然后利用所得到的目标点的空间位置，通过多个采样点的位置，计算出焊缝的位置。在上述方法中，都需要复杂寻位编程，并且效率低下，而且对于复杂的焊缝形式或者偏差较大的情况，这两种方法均会失效。三维视觉的自动化焊接和检测方法，完成机器人焊接应用中的找正、寻位、检测多道工序；但是，焊丝接触传感器、电弧法和视觉方法等方法，无法适应外表含有一定绝缘和反光涂层的管道焊接寻位。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种智能机器人焊接工作站及焊接管道方
法，以解决焊丝接触传感器、电弧法和视觉等方法无法适应外表含有一定绝缘和反光涂层的管道焊接寻位的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术一实施例提供一种智能机器人焊接工作站，包括：
[0008]全向移动平台，用于承载固定管道；
[0009]智能搬运机器人，设置于全向移动平台的一侧，智能搬运机器人的执行末端设有端拾器，端拾器用于焊接管道的拾取和上料；
[0010]智能焊接机器人，设置于全向移动平台的另一侧，智能焊接机器人的执行末端设有焊枪，焊枪用于焊接管道与固定管道之间焊缝的焊接。
[0011]在一种可能实现的方式中，所述端拾器包括法兰连接组件、底板及V型电磁铁，其中法兰连接组件设置于底板的顶部，法兰连接组件与所述智能搬运机器人的执行末端连接；V型电磁铁设置于底板的底部，V型电磁铁通过通断电实现焊接管道的吸附和释放。
[0012]在一种可能实现的方式中，所述法兰连接组件包括连接法兰及多个立杆，其中连接法兰平行设置于所述底板的上方，连接法兰通过多个立杆与所述底板连接。
[0013]在一种可能实现的方式中，所述端拾器的两端分别设有两组在线测量机构，两组在线测量机构用于检测所述固定管道的位置及姿态。
[0014]在一种可能实现的方式中，所述在线测量机构包括两个摆杆、两个接触传感器及摆杆驱动机构，其中两个摆杆的中间位置铰接在所述底板的端部，两个接触传感器分别设置于两个摆杆的下端；摆杆驱动机构设置于所述底板的顶部，且输出端与两个摆杆的上端铰接；摆杆驱动机构驱动两个摆杆反向摆动，从而驱动两个接触传感器同步伸出于所述V型电磁铁的外侧或收纳于所述V型电磁铁的内侧。
[0015]在一种可能实现的方式中，所述摆杆驱动机构包括滑块、横杆及伺服电缸，其中伺服电缸的尾部与所述底板铰接，伺服电缸的输出端与横杆的中部连接；横杆的两端分别与两个滑块滑动连接，两个滑块分别与两个所述摆杆的上端铰接。
[0016]本专利技术另一实施例提供一种利用所述的智能机器人焊接工作站的焊接管道方法，包括以下步骤：
[0017]1)全向移动平台承载固定管道移动到焊接工位；
[0018]2)智能搬运机器人通过端拾器两端的在线测量机构检测固定管道的焊接坡口端的位置和姿态；
[0019]3)智能搬运机器人通过端拾器拾取平面托盘内的焊接管道，然后进行焊接管道与固定管道的焊接坡口端对接；
[0020]4)智能焊接机器人通过焊枪进行焊接管道与固定管道之间的一段焊缝焊接；
[0021]5)智能搬运机器人的端拾器释放焊接管道；
[0022]6)全向移动平台承载固定管道和焊接管道变换位姿，使未完成焊接的焊缝朝向智能焊接机器人；
[0023]7)智能搬运机器人通过端拾器两端的在线测量机构检测固定管道的位置和姿态；
[0024]8)智能焊接机器人通过焊枪进行焊接管道与固定管道之间另一段焊缝焊接，直至完成整个环形焊缝的焊接。
[0025]在一种可能实现的方式中，两组所述在线测量机构检测固定管道的位置和姿态的
过程，包括以下步骤：
[0026]1)两组所述在线测量机构中的接触传感器A、接触传感器B、接触传感器C及接触传感器D均收纳于V型电磁铁的内侧；
[0027]2)一组所述在线测量机构中的伺服电缸的动作，使接触传感器A和接触传感器B探出V型电磁铁的外侧；
[0028]3)智能搬运机器人带动端拾器运动，使接触传感器A或接触传感器B与固定管道接触；
[0029]4)端拾器带动接触传感器B以接触传感器A为支点，向下旋转至与固定管道接触；
[0030]或端拾器带动接触传感器A以接触传感器B为支点，向下旋转至与固定管道接触；
[0031]5)另一组所述在线测量机构中的伺服电缸的动作，使接触传感器C和接触传感器D探出V型电磁铁的外侧；
[0032]6)智能搬运机器人带动端拾器绕接触传感器A和接触传感器B的中心连线向下转动，使接触传感器C和接触传感器D均与固定管道接触；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能机器人焊接工作站，其特征在于，包括：全向移动平台(5)，用于承载固定管道(6)；智能搬运机器人(3)，设置于全向移动平台(5)的一侧，智能搬运机器人(3)的执行末端设有端拾器(4)，端拾器(4)用于焊接管道(7)的拾取和上料；智能焊接机器人(1)，设置于全向移动平台(5)的另一侧，智能焊接机器人(1)的执行末端设有焊枪(2)，焊枪(2)用于焊接管道(7)与固定管道(6)之间焊缝的焊接。2.根据权利要求1所述的智能机器人焊接工作站，其特征在于，所述端拾器(4)包括法兰连接组件、底板(403)及V型电磁铁(404)，其中法兰连接组件设置于底板(403)的顶部，法兰连接组件与所述智能搬运机器人(3)的执行末端连接；V型电磁铁(404)设置于底板(403)的底部，V型电磁铁(404)通过通断电实现焊接管道(7)的吸附和释放。3.根据权利要求2所述的智能机器人焊接工作站，其特征在于，所述法兰连接组件包括连接法兰(401)及多个立杆(402)，其中连接法兰(401)平行设置于所述底板(403)的上方，连接法兰(401)通过多个立杆(402)与所述底板(403)连接。4.根据权利要求2或3所述的智能机器人焊接工作站，其特征在于，所述端拾器(4)的两端分别设有两组在线测量机构，两组在线测量机构用于检测所述固定管道(6)的位置及姿态。5.根据权利要求4所述的智能机器人焊接工作站，其特征在于，所述在线测量机构包括两个摆杆(405)、两个接触传感器(409)及摆杆驱动机构，其中两个摆杆(405)的中间位置铰接在所述底板(403)的端部，两个接触传感器(409)分别设置于两个摆杆(405)的下端；摆杆驱动机构设置于所述底板(403)的顶部，且输出端与两个摆杆(405)的上端铰接；摆杆驱动机构驱动两个摆杆(405)反向摆动，从而驱动两个接触传感器(409)同步伸出于所述V型电磁铁(404)的外侧或收纳于所述V型电磁铁(404)的内侧。6.根据权利要求5所述的智能机器人焊接工作站，其特征在于，所述摆杆驱动机构包括滑块(406)、横杆(407)及伺服电缸(408)，其中伺服电缸(408)的尾部与所述底板(403)铰接，伺服电缸(408)的输出端与横杆(407)的中部连接；横杆(407)的两端分别与两个滑块(406)滑动连接，两个滑块(406)分别与两个所述摆杆(405)的上端铰接。7.一种利用权利要求6所述的智能机器人焊接工作站的焊接管道方法，其特征在于，包括以下步骤：1)全向移动平台(5)承载固定管道(6)移动到焊接工位；2)智能搬运机器人(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海冰，苗利，田子阳，屈冠彤，陈丹平，
申请(专利权)人：天津新松机器人自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：