[发明专利]大口径管道自动连续铺设作业机器人及其作业方法

权利要求书

1.一种大口径管道自动连续铺设作业机器人，其特征在于：包括平台、主机架(1)、操作室、导航分系统、管件抓取输送分系统(3)、管件端面预处理分系统(4)、在线测量分系统、管件支撑分系统、焊接及其质量检查分系统(5)和控制系统；

所述平台底部设有用于移动的履带(6),履带(6)数量为两条且两条履带(6)分置在平台底部两侧；

所述主机架(1)能够相对平台Z向水平移动；

所述操作室设置在平台上,平台上还设有能够升降的居住室(9)；

所述导航分系统用于对施工现场进行初步定位，以保证整个机器人行驶至施工现场；

所述管件抓取输送分系统(3)用于抓取管件并将管件送至沟槽内，该管件抓取输送分系统(3)包括安装在主机架(1)上的两个能够实现X向水平移动的机械臂(301)、分别安装在两个机械臂(301)端部的两个伸缩装置(302)以及用于抓取管件的两个抓手(303)，所述两个抓手(303)分别安装在两个伸缩装置(302)输出端且该两个抓手(303)能够Y向竖直移动；

所述管件端面预处理分系统(4)用于对管件两端进行坡口加工，该管件端面预处理分系统(4)包括能够自主转动并对称安装在平台上且用于固定管件的两个涨紧机构、能够转动地安装在两个涨紧机构上且用于对管件两端进行坡口加工的多个刀具以及可收放的安装在平台上且用于顶起管件的多个支撑轮(402)，所述两个涨紧机构能够相对伸缩，该两个涨紧机构插进管件两端内孔并涨紧固定，且两个涨紧机构的转动能够带动管件一起转动；所述在线测量分系统在端面预处理分系统对管件的两个端面处理的同时进行同步测量，分别测量管件每个端面的几何尺寸及其位置坐标，并将测量数据发送至所述控制系统，控制系统对最终测量数据进行分析，筛选出最大壁厚和最小壁厚尺寸数据，并追踪其位置坐标记录在控制系统中，在管件上分别做出明显标示两端各自最大、最小壁厚位置，控制系统再驱动管件端面预处理分系统两端的涨紧机构旋转停止时，当前管件的当前焊接端面与前一件管件的当前焊接端面按照重合面积最大原则进行匹配；

所述管件支撑分系统用于支撑已放入至沟槽内的管件，该管件支撑分系统包括托起在管件中部的中间支撑组件(7)和能够升降且用于锁紧固定在管件前端的吊钩组件(8)，所述中间支撑组件(7)可收放的安装在平台底盘中部，所述吊钩组件(8)上端通过一滑行机构与平台底盘连接，下端设有一能够插入到管件内孔中并锁定管件的卡紧块(801)，在滑行机构和卡紧块(801)之间设有一伸缩杆，所述伸缩杆上还设有用于检查当前管件姿态的第一摄像测量装置，所述第一摄像测量装置的测量数据经所述在线测量分系统发送至控制系统，控制系统控制驱动所述吊钩组件(8)在X向和Z向移动，对当前管件姿态进行微调直至符合管道铺设规范；

所述焊接及其质量检查分系统(5)，其可收放的安装在平台底盘后端且用于焊接当前管件和前一件管件间的连接处，该焊接及其质量检查分系统(5)包括焊接组件A(501)和焊接组件B(502)，所述焊接组件A(501)和焊接组件B(502)均为环体结构，该焊接组件A(501)和焊接组件B(502)内环周向分别设有多个滚动支架(503)，每个滚动支架(503)底部安装有滚轮和用于吸附在管件上的第一电磁吸盘(504)，所述焊接组件A(501)上设有环形导轨装置(505)，所述环形导轨装置(505)上安装有多个焊机行走机构(506)，每个所述焊机行走机构(506)上分别设有一用于焊接当前管件和前一件管件连接处的焊枪(507)和一用于对焊缝进行检查的无损探伤监测装置(508)，所述焊接组件A(501)上还设有多个能够伸缩的拉杆(509)，其中拉杆(509)的外端固定有一个长圆结构，拉杆(509)伸出长圆结构插入到焊接组件B(502)上相应形状的槽孔内，再旋转拉杆(509)90°，拉杆(509)上的长圆结构与焊接组件B(502)上的槽孔孔型呈十字交叉状态后回收锁紧以将焊接组件A(501)和焊接组件B(502)固接在在一起，所述焊接组件B(502)上还设有一用于测定焊接组件B和管件位置的第二摄像测量装置(510)，所述第二摄像测量装置(510)的测量数据经所述在线测量分系统发送至控制系统，控制系统控制焊接组件B(502)锁定管件；

所述控制系统用于控制整个机器人的作业动作。