[发明专利]基于视觉伺服的箱型钢结构现场全位置焊接机器人

权利要求书

1.一种基于视觉伺服的箱型钢结构现场全位置焊接机器人，其特征在于，用于实现所述箱型钢结构四面环缝一次全位置完全焊接，所述焊接机器人包括：

轨道，为卧式轨道，围绕在所述箱型钢结构的周缘，与所述箱型钢结构形成一定间隔，并且整体形成封闭轨道，以为所述焊接机器人的运动机构提供运动导向；

支撑机构，为具有X向、Y向及Z向三自由度的Y型支撑结构，安装在所述箱型钢结构及所述轨道之间，并与所述箱型钢结构及所述轨道形成固定连接，以支撑所述轨道；所述支撑机构包括：两个永磁吸盘，平行并列布置，每一永磁吸盘上均设有开关，以控制所述永磁吸盘与所述箱型钢结构的吸附与分离；两个第一臂，对应于所述两个永磁吸盘，每一第一臂的一端与对应的永磁吸盘形成活动连接，以使每一第一臂可绕对应的永磁吸盘转动；第二臂，与所述两个第一臂活动连接，以使所述两个第一臂可分别相对所述第二臂转动，以调整所述两个永磁吸盘之间的距离，调整所述支撑结构的Z向位置；第一座，固定在所述第二臂的另一端；第二座，固定在所述第一座中并与所述第一座形成间隙；第三座，固定在所述第二座上，所述第三座向两侧形成对应的侧翼，每一侧翼上设有沿Y向延伸的长条形定位孔，以调整所述支撑机构的Y向位置；和螺杆，与所述第一座啮合并与所述第二座固定，通过旋进或旋出所述螺杆，带动所述第二座在所述第一座内移动，以调整所述支撑机构的X向位置；

运动机构，安装在所述轨道上，所述运动机构包括运动平台；

机械手，安装在所述运动机构的运动平台上，并随运动机构沿所述轨道同步运动，所述机械手末端安装有焊枪，通过所述机械手带动所述焊枪运动以调整焊枪的空间位姿；

视觉传感器，安装在所述机械手末端的焊枪上，以获取焊接过程的焊接坡口或焊缝图像，并实时传送所述图像至图像处理和控制系统；和

图像处理和控制系统，安装在所述运动机构的运动平台上，用于接收、处理所述图像，并根据图像处理所获得的坡口或焊缝特征尺寸、焊枪空间位姿信息，产生内部控制指令，以控制所述运动机构、所述机械手及所述视觉传感器动作，实现焊接轨迹调整、焊枪空间位姿控制、焊接坡口或焊缝实时跟踪；

其中，所述X向为所述箱型钢结构的长度方向，所述Y向为所述箱型钢结构的周缘方向，所述Z向为垂直于所述箱型钢结构表面的高度方向。

2.根据权利要求1所述的焊接机器人，其特征在于，所述轨道包括直线段轨道和圆弧段轨道，所述直线段轨道和所述圆弧段轨道通过连接片连接，所述直线段轨道具有不同长度，通过更换不同长度的直线段轨道，以实现所述轨道与不同尺寸的箱型钢结构的匹配。

3.根据权利要求1所述的焊接机器人，其特征在于，所述支撑机构的数量为八个，对称安装在所述箱型钢结构的外表面上，通过紧固件连接实现与所述轨道的固定。

4.根据权利要求1所述的焊接机器人，其特征在于，

所述运动平台布置在所述轨道的上方，用作所述运动机构的安装基础；

所述运动机构还包括运动轮系组件，其布置在所述运动平台处，用于带动所述运动平台、所述机械手、所述视觉传感器及所述图像处理和控制系统沿所述轨道运动。

5.根据权利要求4所述的焊接机器人，其特征在于，所述运动轮系组件包括：

驱动电机，安装在所述运动平台处，用于带动所述运动轮系组件转动；

传动机构，与所述驱动电机相连，用于传递动力；和

运动轮系，与所述传动机构相连，包括：

运动轮组，对应于所述运动平台前端及后端布置，每一运动轮组包括驱动轴及对应安装在驱动轴两端的上侧运动轮和下侧运动轮，每一端的上侧运动轮和下侧运动轮通过连杆连接夹持在所述轨道外表面和内表面，通过所述上侧运动轮和所述下侧运动轮的差速运动实现所述运动平台的过弯；

驱动轮，安装在前端运动轮组或后端运动轮组处，与所述传动机构连接，所述驱动轮上设有齿轮；

所述轨道的外表面处安装有紧密贴合其处的齿条，所述驱动轮的齿轮与所述齿条相啮合。

6.根据权利要求5所述的焊接机器人，其特征在于，所述轨道中对应所述上侧运动轮和所述下侧运动轮的位置处加工有导向槽，以实现对所述上侧运动轮和所述下侧运动轮的导向和定位。