[发明专利]一种用于大型精密设备焊接的自主移动式抖动热丝TIG焊机器人系统

权利要求书

1.一种用于大型精密设备焊接的自主移动式抖动热丝TIG焊机器人系统，包括机器人本体、控制系统和抖动热丝TIG焊接系统，其特征在于：

机器人本体包括爬行机构（6）和操作机构（1）：所述爬行机构（6）包括采用驱动转向一体化磁轮的前轮模块（17）、采用永磁间隙吸附装置的后轮模块（20）、连接前后轮的车架（18）和安装在车架（18）上的电机驱动控制器（19）；所述的操作机构（1）包括十字滑块和摆动机构（46），摆动机构（46）前端夹持抖动热丝TIG焊枪（3），水平和垂直两个方向的自由度由两个丝杠导轨组合单元组合而成的十字滑块实现，摆动机构（46）采用步进电机搭配蜗轮蜗杆减速器（28）；

控制系统包括传感系统、机器人本体控制箱（8）和机器人主控系统（15）；

抖动热丝TIG焊接系统包括抖动热丝TIG焊枪（3）、抖动热丝TIG焊接电源（12）、送丝机（11）、保护气（13）和焊接冷却系统（14）；

机器人本体、控制系统和抖动热丝TIG焊接系统三者通过线缆（9）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于大型精密设备焊接的自主移动式抖动热丝TIG焊机器人系统，其特征在于：所述前轮模块（17）和后轮模块（20）分别安装在车架（18）两端，在后轮模块（20）处设置有后轮底盘（22），后轮底盘（22）上设置有永磁体（21）；

前轮模块（17）为驱动转向一体化磁轮，包括永磁体（21）和车轮（23），前轮的永磁体（21）采用沿厚度方向磁化的环形永磁体（21）；后轮模块（20）采用永磁间隙吸附方式，包括永磁间隙吸附装置和车轮（23），永磁间隙吸附装置包括环绕车轮（23）安装在后轮底盘（22）上的永磁体（21），永磁间隙吸附装置环绕后轮安装在底盘（22）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（22）和导磁壁面之间的距离设定永磁吸附装置和导磁壁面间的气隙；

所述爬行机构（6）采用三轮结构，各车轮（23）均为驱动轮，依靠两后轮的差速及前轮的受控转向角实现在导磁壁面上的转向和直线运动。

3.根据权利要求2所述的一种用于大型精密设备焊接的自主移动式抖动热丝TIG焊机器人系统，其特征在于：所述的操作机构（1）包括十字滑块横轴（41）、十字滑块纵轴（42）、连接臂（43）、焊缝跟踪传感器（48）连接件（44）和摆动器连接件（45），十字滑块横轴（41）与十字滑块纵轴（42）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（48）安装在连接件的前端，摆动器连接件（45）安装在连接臂（43）的端部，摆动机构（46）安装在摆动器连接件（45）上，摆动机构（46）前端夹持抖动热丝TIG焊枪（3），抖动热丝TIG焊枪（3）夹持及姿态调整机构。

4.根据权利要求3所述的一种用于大型精密设备焊接的自主移动式抖动热丝TIG焊机器人系统，其特征在于：所述传感系统包括激光跟踪传感器（4）、环境监控传感器和熔池监控传感器（2），操作机构（1）及环境监控传感器安装在爬行机构（6）上，操作机构（1）末端安装激光跟踪传感器（4）、熔池监控传感器（2）和抖动热丝TIG焊枪（3），机器人本体控制箱（8）安装在爬行机构（6）上，机器人控制箱与主控系统通过电缆相连；所述焊接系统抖动热丝TIG焊接电源（12）、送丝机（11）、保护气（13）与机上部分的焊枪通过线缆（9）相连。

5.根据权利要求4所述的一种用于大型精密设备焊接的自主移动式抖动热丝TIG焊机器人系统，其特征在于：所述的机器人控制系统的工作方式为：操作者利用遥控手操盒控制机器人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PCC或者工业PC作为主控系统，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和操作机构运动；抖动热丝TIG焊接系统的控制包含开关量控制、工艺参数设置。

6.根据权利要求4所述的一种用于大型精密设备焊接的自主移动式抖动热丝TIG焊机器人系统，其特征在于：所述的机器人控制系统采用多自由度云台（7）实现宏观焊接环境的监控，完成焊前起始点宏观操作；采用熔池监控传感器（2）实现微观抖动热丝TIG焊枪（3）的姿态调整，焊接过程的熔池监控。