CN107570924A - 适于集群协作的智能焊接系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于集群协作的智能焊接系统及其工作方法，本智能焊接系统，包括：无人机、服务器和若干磁吸式焊接机器人；其中所述无人机适于对大型待焊接物的焊接面进行图像采集，并把图像数据发送至服务器；所述服务器适于对各焊接点位置进行标定，并由无人机将各磁吸式焊接机器人分别运输至相应焊接点位置执行焊接工作；本发明的智能焊接系统及其工作方法，其通过服务器可以对焊接面构建坐标系，通过坐标系确定各通过图像识别技术获得的各焊接点位置，然后通过无人机将各磁吸式焊接机器人分别运输至相应焊接点位置执行焊接工作，进而实现各磁吸式焊接机器人集群协作，提高焊接效率。

Description

适于集群协作的智能焊接系统及其工作方法

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种适于集群协作的智能焊接系统及其工作方法。

背景技术

随着焊接技术领域的发展，对于有些高难度的焊接工作，往往通过焊接机器人进行，尤其是对于大型待焊接物，需要多个焊接机器人协同工作。

为了更好的使各焊接机器人能够协同工作，需要设计一种协作系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种适于集群协作的智能焊接系统及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能焊接系统，包括：

无人机、服务器和若干磁吸式焊接机器人；其中

所述无人机适于对大型待焊接物的焊接面进行图像采集，并把图像数据发送至服务器；

所述服务器适于对各焊接点位置进行标定，并由无人机将各磁吸式焊接机器人分别运输至相应焊接点位置执行焊接工作。

进一步，所述无人机的底部设有悬挂机构，所述悬挂机构的下部设有电磁铁；在运输磁吸式焊接机器人时，通过控制所述电磁铁通电以吸附磁吸式焊接机器人。

进一步，所述磁吸式焊接机器人包括：本体、位于该本体内的控制模块、位于本体底部的车轮驱动机构，以及位于本体的前端还设有摄像单元；其中所述摄像单元将采集的视频数据发送至所述控制模块，所述控制模块适于与一无线模块电性连接，以将采集的视频数据发送至服务器，并且接收服务器发送的控制信号，以控制车轮驱动机构行进相应焊接点位置。

进一步，所述本体的底部设有磁场变化装置；所述磁场变化装置包括：永磁体和永磁驱动机构；所述永磁体适于将磁吸式焊接机器人吸附在焊接面上，所述永磁体位于本体内中部位置且靠近底部；所述底部的前侧和后侧均设有倾斜面，本体内还设有驱动永磁体解锁的永磁驱动机构；所述永磁驱动机构由所述控制模块控制。

进一步，所述控制模块适于控制永磁驱动机构驱动永磁体向本体后侧运动，以通过永磁体的磁场，吸引后侧的倾斜面与焊接面接触，使得本体的前侧底部翘起，即驱动永磁体解锁。

进一步，所述本体的底部还设有两支撑脚，且一支撑脚靠近前侧的倾斜面，另一支撑脚靠近后侧的倾斜面；在正常工作时，所述支撑脚收缩呈水平设置；在永磁体解锁时，本体的前侧底部翘起后，位于本体前侧的支撑脚向下展开并抵于焊接面，然后所述控制模块控制永磁驱动机构驱动永磁体向本体前侧运动；以及在永磁体位于本体前侧后，使本体的后侧底部翘起后，此时位于本体后侧的支持脚展开，将后侧支撑起来。

进一步，所述永磁驱动机构包括电机和驱动轴，所述驱动轴与永磁体一端固定连接，所述本体内水平设置有滑轨，所述永磁驱动机构驱动永磁体沿着所述滑轨直线运动。

进一步，所述永磁驱动机构包括气泵、活塞和连杆；其中

所述连杆的一端与永磁体连接，连杆的另一端连接活塞，气泵内气体增加时，推动活塞向本体后侧运动，从而推动永磁体向后侧运动，气泵内气体减少时，推动活塞向本体前侧运动。

又一方面，本发明还提供了一种智能焊接系统的工作方法，包括：无人机、服务器和若干磁吸式焊接机器人；其中所述无人机适于对大型待焊接物的焊接面进行图像采集，并把图像数据发送至服务器；所述服务器适于对各焊接点位置进行标定，并由无人机将各磁吸式焊接机器人分别运输至相应焊接点位置执行焊接工作。

本发明的有益效果是，本发明的智能焊接系统及其工作方法，其通过服务器可以对焊接面构建坐标系，通过坐标系确定各通过图像识别技术获得的各焊接点位置，然后通过无人机将各磁吸式焊接机器人分别运输至相应焊接点位置执行焊接工作，进而实现各磁吸式焊接机器人集群协作，提高焊接效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的智能焊接系统的原理框图；

图2是本实施例一的工作状态示意图图；

图3是本实施例一永磁体位于中部的结构示意图；

图4是本实施例一永磁体位于一侧的结构示意图；

图5是本实施例二的结构示意图。

图中：本体1、第一倾斜侧面11、第二倾斜面12、永磁体2、焊接面3、凸轮4、永磁驱动机构51、电机52、驱动轴53、滑轨54、减速机构55、支撑脚57、气泵61、活塞62、连杆63。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1至图3本实施例提供了一种智能焊接系统包括：无人机、服务器和若干磁吸式焊接机器人；其中所述无人机适于对大型待焊接物的焊接面进行图像采集，并把图像数据发送至服务器；所述服务器适于对各焊接点位置进行标定，并由无人机将各磁吸式焊接机器人分别运输至相应焊接点位置执行焊接工作。

在本实施例中，所述无人机包括摄像装置，且无人机的底部设有悬挂机构，所述悬挂机构的下部设有电磁铁；在运输磁吸式焊接机器人时，通过控制所述电磁铁通电以吸附磁吸式焊接机器人。

其中，所述服务器可以对焊接面构建坐标系，通过坐标系确定各通过图像识别技术获得的各焊接点位置，然后控制磁吸式焊接机器人移动至相应焊接点位置执行焊接工作，使多个磁吸式焊接机器人可以协同在一个区域内对多个焊接点进行焊接，提高工作效率。

所述磁吸式焊接机器人（以下可以简称为机器人）。

本发明的磁吸式焊接机器人包括本体1，本体1包括顶面、侧面和底面，本机器人设有焊接头（未显出），在本体内部设有永磁体2，永磁体2位于本体1底部的中部位置，本体1底部还设有凸轮4，凸轮4凸出本体1的底部，焊接面3是大致为一个导磁的平面，所述无人机上的摄像装置适于拍摄大型待焊接物中焊接面的全局图像。

当机器人放置在焊接面上时，永磁体2将机器人吸附在焊接面3上，永磁体2将本体的下表面通过磁场吸附在焊接面3的上表面。本体1内还设有驱动凸轮4转动的车轮驱动机构（其包括电机），当凸轮4转动时，本体1可在焊接面3上移动，从而调整焊接点的位置。

在本实施例中，机器人的远距离主要依靠无人机进行吊运，近距离可以依靠凸轮4行进。

并且，在本实施例中所述磁吸式焊接机器人还包括：位于该本体内的控制模块，以及位于本体的前端还设有摄像单元；其中所述摄像单元将采集的视频数据发送至所述控制模块，所述控制模块适于与一无线模块电性连接，以将采集的视频数据发送至服务器，并且接收服务器发送的控制信号，以控制车轮驱动机构行进至相应焊接点位置。

本发明的磁吸式焊接机器人及其工作方法，其通过控制模块、无线模块、摄像单元实现了远程无线控制，可以通过服务器查看摄像单元采集的图像数据，并且通过控制模块对磁吸式焊接机器人进行控制，特别适合在恶劣的工作环境下进行焊接工作。

所述控制模块可以采用嵌入式处理器实现，所述无线模块可以采用WiFi模块，通过无线模块实现对磁吸式焊接机器人的无线控制。

为了保障焊接的稳定性，焊接机器人通常采用永磁体保障机器人与焊接面的稳定接触，由于永久永磁体吸力强、不需要额外供电、不担心失电滑脱，因此具有很多天然的优势，但是当磁力很强时，将磁吸式焊接机器人取下时也很困难，因此希望能像电永磁体那样随意改变磁力的有无。为了使得焊接机器人可以轻松取下，出现了很多解锁机构，但是已有的机械解锁机构常常不够省力，或机构尺寸庞大不便使用，而且需要单独设置解锁机构，十分麻烦。

因此，为了解决上述问题，本实施例中磁吸式焊接机器人还包括方便本体拆装的磁场变化装置。

在本实施例中，磁场变化装置5包括所述永磁体2、永磁驱动机构51，永磁驱动机构51包括电机52和驱动轴53，所述驱动轴53与永磁体2一端固定连接，本体内设有滑轨54，所述永磁驱动机构驱动永磁体沿着所述滑轨54直线运动。

所述本体1的底部前侧设有第一倾斜面11，底部后侧设有第二倾斜面12，第一倾斜面11与水平面的夹角、第二倾斜面12与水平面的夹角为倾斜角，在本实施例中，所述倾斜角可以是10-15°。所述本体的底部还设有两支撑脚57，所述两支撑脚57分别靠近第一倾斜面11和第一倾斜面11的底部位置，正常工作时，所述支撑脚收缩呈水平设置。

驱动永磁体解锁的步骤包括：

首先，所述永磁驱动机构51控制驱动轴53伸展，从而使得永磁体2沿着滑轨54向本体1的后侧运动（如箭头F1所示）；

其次，当永磁体2位于本体后侧时，由于磁场集中在本体1的后侧，而本体1的后侧为斜面，本体1前侧的磁场相比后侧要小得多，当本体1的后侧磁力大于前侧的重力和吸引力时，本体1就会发生翻转，使第二倾斜面与焊接面接触，从而使得前侧底部翘起脱离焊接面。

由于本实施例的机器人通过磁场的改变，使得本体两侧局部依次与焊接面分离，通过分离的部位即可使得机器人方便地从焊接面上拆下。用户只需通过服务器无线控制，即可调整永磁体2的位置，从而使得前侧部分与焊接面形成间隙，并且前侧吸附力大大减弱，从而使得焊接机器人容易拆卸。

并且，在本体前侧底部翘起后，位于本体前侧的支撑脚向下展开接触焊接面，驱动支撑脚展开的永磁驱动机构，可以单独设置，也可以与驱动永磁体运动的永磁驱动机构共用；

然后，永磁驱动机构驱动永磁体向本体前侧运动（如箭头F2所示），以及在永磁体位于本体前侧后，位于本体后侧的支持脚展开，此时，以本体前侧的支撑脚为支撑点，后侧的支撑脚将后侧支撑起来，使得永磁体呈水平设置，由于支撑脚将机器人支撑起来，加大了永磁体和焊接面的距离，使得本体的前侧和后侧磁场都大大削弱，从而使得机器人轻松拆卸，即便于无人机进行吊装，以脱离焊接面。

如果倾斜角小于10°，则可能由于翘起高度过小，相关工具或人操作空间过小，仍然不方便拆卸，如果倾斜角大于15°，在翻转过程中可能由于惯性作用导致机器人翻倒，从而带来安全隐患。

为了保障机器人的安全，防止机器人发生翻到等情况，所述电机和驱动轴之间还设有减速机构55，使得永磁体2的运动不会过快，通常来说，应当小于1m/s。

作为永磁驱动机构的第二种实现方式。

如图5所示，本实施例中，永磁驱动机构包括气泵61、活塞62和连杆63，连杆63的一端与永磁体连接，连杆的另一端连接活塞62，气泵内气体增加时，推动活塞向本体后侧运动，从而推动永磁体向后侧运动，气泵内气体减少时，推动活塞向本体前侧运动。本实施例的原理与实施例一大致相同，在此不做详细论述，本实施例采用气泵作为永磁驱动机构，使得机器人工作更加稳定，噪音更小。

实施例2

在实施例1基础上，本实施例2还提供了一种智能焊接系统的工作方法。

所述智能焊接系统的工作方法包括：无人机、服务器和若干磁吸式焊接机器人；其中所述无人机适于对大型待焊接物的焊接面进行图像采集，并把图像数据发送至服务器；所述服务器适于对各焊接点位置进行标定，并由无人机将各磁吸式焊接机器人分别运输至相应焊接点位置执行焊接工作。

在本实施例中，关于磁吸式焊接机器人内的磁场变化装置的结构和工作原理在实施例1中已经进行详细阐述，请参见实施例1相应内容，此处不再赘述。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种智能焊接系统，其特征在于，包括：

无人机、服务器和若干磁吸式焊接机器人；其中

所述无人机适于对大型待焊接物的焊接面进行图像采集，并把图像数据发送至服务器；

所述服务器适于对各焊接点位置进行标定，并由无人机将各磁吸式焊接机器人分别运输至相应焊接点位置执行焊接工作。

2.根据权利要求1所述的智能焊接系统，其特征在于，

所述无人机的底部设有悬挂机构，所述悬挂机构的下部设有电磁铁；

在运输磁吸式焊接机器人时，通过控制所述电磁铁通电以吸附磁吸式焊接机器人。

3.根据权利要求2所述的智能焊接系统，其特征在于，

所述磁吸式焊接机器人包括：

本体、位于该本体内的控制模块、位于本体底部的车轮驱动机构，以及

位于本体的前端还设有摄像单元，并且在所述本体的上部适于采用磁性吸附材料；其中

所述摄像单元将采集的视频数据发送至所述控制模块，所述控制模块适于与一无线模块电性连接，以将采集的视频数据发送至服务器，并且接收服务器发送的控制信号，以控制车轮驱动机构行进相应焊接点位置。

4.根据权利要求3所述的智能焊接系统，其特征在于，

所述本体的底部设有磁场变化装置；

所述磁场变化装置包括：永磁体和永磁驱动机构；

所述永磁体适于将磁吸式焊接机器人吸附在焊接面上，所述永磁体位于本体内中部位置且靠近底部；

所述底部的前侧和后侧均设有倾斜面，本体内还设有驱动永磁体解锁的永磁驱动机构；

所述永磁驱动机构由所述控制模块控制。

5.根据权利要求4所述的智能焊接系统，其特征在于，

所述控制模块适于控制永磁驱动机构驱动永磁体向本体后侧运动，以通过永磁体的磁场，吸引后侧的倾斜面与焊接面接触，使得本体的前侧底部翘起，即

驱动永磁体解锁。

6.根据权利要求5所述的智能焊接系统其特征在于，

所述本体的底部还设有两支撑脚，且一支撑脚靠近前侧的倾斜面，另一支撑脚靠近后侧的倾斜面；

在正常工作时，所述支撑脚收缩呈水平设置；

在永磁体解锁时，本体的前侧底部翘起后，位于本体前侧的支撑脚向下展开并抵于焊接面，然后所述控制模块控制永磁驱动机构驱动永磁体向本体前侧运动；以及

在永磁体位于本体前侧后，使本体的后侧底部翘起后，此时位于本体后侧的支持脚展开，将后侧支撑起来。

7.根据权利要求6所述的智能焊接系统其特征在于，

所述永磁驱动机构包括电机和驱动轴，所述驱动轴与永磁体一端固定连接，所述本体内水平设置有滑轨，所述永磁驱动机构驱动永磁体沿着所述滑轨直线运动。

8.根据权利要求6所述的智能焊接系统其特征在于，

所述永磁驱动机构包括气泵、活塞和连杆；其中

所述连杆的一端与永磁体连接，连杆的另一端连接活塞，气泵内气体增加时，推动活塞向本体后侧运动，从而推动永磁体向后侧运动，气泵内气体减少时，推动活塞向本体前侧运动。

9.一种智能焊接系统的工作方法，其特征在于，包括：

无人机、服务器和若干磁吸式焊接机器人；其中

所述无人机适于对大型待焊接物的焊接面进行图像采集，并把图像数据发送至服务器；

所述服务器适于对各焊接点位置进行标定，并由无人机将各磁吸式焊接机器人分别运输至相应焊接点位置执行焊接工作。