[发明专利]一种移动式五自由度焊接机器人及其设计方法

权利要求书

1.一种移动式五自由度焊接机器人的焊接方法，其中，移动式五自由度焊接机器人结构包括旋转电弧传感焊枪(1)、水平滑块C(2)、转动关节(3)、第一丝杠(4)、水平滑块D(5)、第二丝杠(6)、垂直滑块E(7)、第三丝杠(8)、左轮(9)、第一超声波传感器(10)、万向轮(11)、右轮(12)、机器人的底盘系统(13)、第二超声波传感器(14)；机器人的底盘系统(13)底部一侧固定设置有左轮(9)，机器人的底盘系统(13)底部一侧固定设置有右轮(12)，机器人的底盘系统(13)底部一侧固定设置有万向轮(11)，机器人的底盘系统(13)底部一侧边缘固定设置有第一超声波传感器(10)，机器人的底盘系统(13)顶部中间位置固定设置有第三丝杠(8)，第三丝杠(8)套接有垂直滑块E(7)与垂直滑块E(7)活动连接，垂直滑块E(7)中部固定连接有第二丝杠(6)，第二丝杠(6)套接有水平滑块D(5)与水平滑块D(5)活动连接，水平滑块D(5)中部固定连接有第一丝杠(4)，第一丝杠(4)套接有水平滑块C(2)与水平滑块C(2)活动连接，水平滑块C(2)一端固定设置有第二超声波传感器(14)，水平滑块C(2)与旋转电弧传感焊枪(1)通过转动关节(3)活动连接，方法用于实现竖直面内90°折线角焊缝跟踪焊接，其特征在于，所述方法包括：

步骤一：焊枪从向上倾斜45°运动成水平状态，焊枪保持水平状态竖直向下运动，再使焊枪从水平状态运动成向下倾斜45°，使焊枪从向后倾斜45°变成沿着焊接方向不倾斜；

步骤二：求出机器人焊每小段焊缝时水平滑块C(2)缩进的速度vi和焊枪摆动的角速度wi，从而完成焊枪从向上倾斜45°变成水平状态的路径规划，当焊枪完成了从向上倾斜45°变成水平的动作时，控制垂直滑块E(7)竖直向下运动，向下运动的速度为焊接速度，根据水平滑块C(2)上的第二超声波传感器(14)检测水平滑块C与地面之间的距离，当超声波测到的距离等于焊枪的摆动半径时，焊枪开始进入从水平变成向下倾斜45°的阶段；

步骤三：求出机器人焊每小段焊缝时水平滑块C(2)伸出的速度vn和焊枪摆动的角速度wn，从而完成了焊枪从水平状态运动成向下倾斜45°的轨迹规划；

步骤四：求出机器人焊每小段焊缝时机器人转动的角速度wj和水平滑块C(2)缩进的速度vj，从而完成了平焊时，焊枪从向后倾斜45°变成沿着焊接方向不倾斜的路径规划；

步骤五：机器人焊接竖直焊缝时，当焊枪偏离焊缝时，通过采样电流的滤波，偏差识别和模糊控制算法，控制水平滑块C(2)和水平滑块D(5)运动，两者的合速度使焊枪接近焊缝，当机器人跟踪平焊焊缝(15)时，根据焊枪偏离焊缝的情况，通过水平滑块C(2)伸缩来减小偏差，最终完成了没有流水孔时，竖直面内90°折线角焊缝的跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种移动式五自由度焊接机器人的焊接方法，其特征在于：平焊焊缝(15)与立焊焊缝(16)呈90°夹角。

3.根据权利要求1所述的一种移动式五自由度焊接机器人的焊接方法，其特征在于：仰焊焊缝(17)高度高于第一丝杠(4)的最大高度。