[发明专利]一种移动式五自由度焊接机器人及其设计方法

说明书

本发明涉及一种移动式五自由度焊接机器人及其设计方法。其中：机器人的轮式移动底盘系统顶部中间位置固定设置有第三丝杠，第三丝杆套接有垂直滑块E，与垂直滑块E活动连接，垂直滑块E中部固定连接有第二丝杆，第二丝杆套接有水平滑块D，与水平滑块D活动连接，水平滑块D中部固定连接有第一丝杆，第一丝杆套接有水平滑块C，与水平滑块C活动连接，水平滑块C一端固定设置有第二超声波传感器，水平滑块C与旋转电弧传感焊枪通过转动关节活动连接。本装置的优点在于：本发明的一种移动式五自由度焊接机器人，可在平面内自由移动，并且具有五个自由度，可实现竖直面内90°折线角焊缝的跟踪焊接，可提高焊接的质量和效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种移动式五自由度焊接机器人及其设计方法。

背景技术

在造船厂和钢结构厂房等行业，存在大量的焊接工作，目前，简单的线性焊缝能利用自动焊接小车实现机器焊接，但竖直面内的90°折线角焊缝仍然采用人工焊接完成，焊接环境非常恶劣，焊接的质量和效率不高，实现企业中竖直面内90°折线角焊缝的自动焊接，有利于提高企业的产能，降低生产成本，提高企业的市场竞争力，可产生重大的经济效益。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的是克服现有技术的不足，本发明提供了一种移动式五自由度焊接机器人及其设计方法，以实现竖直面内90°折线角焊缝的自动焊接，提高焊接的自动化程度，提高焊接的质量和效率，降低生产成本。

(二)技术方案

一种移动式五自由度焊接机器人，包括旋转电弧传感焊枪、水平滑块C、转动关节、第一丝杠、水平滑块D、第二丝杠、垂直滑块E、第三丝杠、左轮、第一超声波传感器、万向轮、右轮、机器人的底盘系统、第二超声波传感器；其中：机器人的底盘系统底部一侧固定设置有左轮，机器人的底盘系统底部一侧固定设置有右轮，机器人的底盘系统底部一侧固定设置有万向轮，机器人的底盘系统底部一侧边缘固定设置有第一超声波传感器，机器人的底盘系统顶部中间位置固定设置有第三丝杠，第三丝杆套接有垂直滑块E与垂直滑块E活动连接，垂直滑块E中部固定连接有第二丝杆，第二丝杆套接有水平滑块D与水平滑块D活动连接，水平滑块D中部固定连接有第一丝杆，第一丝杆套接有水平滑块C与水平滑块C活动连接，水平滑块C一端固定设置有第二超声波传感器，水平滑块C与旋转电弧传感焊枪通过转动关节活动连接。

一种移动式五自由度焊接机器人的设计方法，其中：平焊焊缝与立焊焊缝呈90°夹角。

一种移动式五自由度焊接机器人的设计方法，其中：仰焊焊缝高度高于第一丝杆的最大高度。

一种移动式五自由度焊接机器人及其设计方法，转动关节可带动焊枪绕y2轴方向转动，水平滑块C可带动焊枪沿着x2轴方向在水平面内直线运动，水平滑块D可带动焊枪沿着y2轴方向在水平面内直线运动，垂直滑块E可带动焊枪相对于机器人底盘系统在竖直方向上直线运动，通过万向轮、左轮和右轮，可带动焊枪绕z2轴转动，使设计的焊接机器人具有五个自由度。安装在底盘上的超声波传感器用于检测机器人前端与前方竖直钢板的距离，安装在水平滑块C上的超声波传感器用于检测水平滑块与水平钢板之间的距离，通过转动关节、两个水平滑块、一个垂直滑块、两轮的协调运动，可以实现竖直面内90°折线角焊缝的焊接。

竖直面内90°折线角焊缝跟踪焊接的路径规划和实现，竖直面内90°折线角焊缝跟踪焊接的路径规划共分成四个阶段，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°变成不倾斜。

A，焊枪从向上倾斜45°运动成水平状态