CN108857164A - 能行走能转弯能跨过矮墙的智能焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械智能制造技术领域，涉及一种焊接大型船舱的侧板或底板的焊接机器人，具体涉及一种能行走能转弯能跨过矮墙的智能焊接机器人。前旋转腿向前摆动，旋转伺服电机驱动行走轮，本发明向前平移跨过矮墙。前活塞杆向上缩，带动前升降腿向上抬起，旋转伺服电机驱动行走轮，本发明向前平移跨过矮墙。后活塞杆向上缩，带动后升降腿向上抬起，旋转伺服电机驱动行走轮，本发明向前平移跨过矮墙。后旋转腿向后摆动，旋转伺服电机驱动行走轮，本发明向前平移跨过矮墙。本发明能行走，能跨过矮墙，能转弯，能和钢底板固定在一起，焊接速度较快，工作效率较高，减轻对工人的职业危害，减少工厂的用工成本。

Description

能行走能转弯能跨过矮墙的智能焊接机器人

技术领域

本发明属于机械智能制造技术领域，涉及一种焊接大型船舱的外壳板的焊接机器人，具体涉及一种能行走能转弯能跨过矮墙的智能焊接机器人。

背景技术

船舱的外壳板往往是由底板和矮墙两部分组成的，底板水平设置，矮墙即竖直设置的筋板，高度在300至500毫米范围内，在经纬两个方向布置，固定焊接在底板上，组成宽度是2至4米的长方形方格，每个方格内包括经纬两个方向共四个和底板的焊缝，和四个相邻经向矮墙和纬向矮墙之间的焊缝。传统地船舱外壳板由人工组对焊接，焊接速度较慢，效率较低，特别地，随着社会的发展，人们越来越重视职业健康，人工电焊冒出的烟气对人体有害，从事像电焊工这样的有害工种的人越来越少，造成工厂招工困难，电焊工的薪资不断提高，工厂的用工成本越来越高。

虽然智能焊接设备比如焊接机器人的应用已很广泛，但是在焊接船舱外壳板领域应用却不多，因为智能焊接设备在各个方格中移动不方便。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足之处，提供一种能行走能转弯能跨过矮墙的智能焊接机器人。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种能行走能转弯能跨过矮墙的智能焊接机器人，包括机身、前旋转腿、后旋转腿、前升降腿和后升降腿；

机身包括机架、前抬腿伺服电机-减速机的组合、后抬腿伺服电机-减速机的组合、两个前千斤顶和两个后千斤顶；前抬腿伺服电机-减速机的组合的外壳法兰和机架的前端固定连接；后抬腿伺服电机-减速机的组合的外壳法兰和机架的后端固定连接；前抬腿伺服电机-减速机的组合和后抬腿伺服电机-减速机的组合的输出轴左右水平方向设置；前千斤顶包括前缸体和前活塞杆，两个前千斤顶的中心线竖直，两个前缸体分别和机架的左右两侧固定连接，前活塞杆向下方伸展；后千斤顶包括后缸体和后活塞杆，两个后千斤顶的中心线竖直，两个后缸体分别和机架的左右两侧固定连接，后活塞杆向下方伸展；前千斤顶位于比后千斤顶靠前的位置；

前旋转腿包括前万向脚轮和前腿体，前腿体竖直设置，前万向脚轮固定连接在前腿体的下端，前腿体的上端设置前旋转腿上孔，前旋转腿上孔和前抬腿伺服电机-减速机的组合的输出轴配合固定连接，前抬腿伺服电机-减速机的组合通电后输出轴旋转，带动前旋转腿向前方摆动90度，或者再摆动回到初始位置；

后旋转腿包括后万向脚轮和后腿体，后腿体竖直设置，后万向脚轮固定连接在后腿体的下端，后腿体的上端设置后旋转腿上孔，后旋转腿上孔和后抬腿伺服电机-减速机的组合的输出轴配合固定连接，后抬腿伺服电机-减速机的组合通电后输出轴旋转，带动后旋转腿向后方摆动90度，或者再摆动回到初始位置；

前升降腿包括前腿支架、前导杆型气缸、前电磁铁、前旋转伺服电机-减速机的组合和前行走轮；前腿支架和前活塞杆的下末端固定连接；前行走轮和前腿支架通过转动副相连，前行走轮的轴心线成左右水平方向；前导杆型气缸的缸体和前腿支架固定连接，前导杆型气缸的活塞杆竖直向下伸展，前导杆型气缸的活塞杆的下末端和前电磁铁固定连接；

后升降腿包括后腿支架、后导杆型气缸、后电磁铁、后旋转伺服电机-减速机的组合和后行走轮；后腿支架和后活塞杆的下末端固定连接；后行走轮和后腿支架通过转动副相连，后行走轮的轴心线成左右水平方向；后导杆型气缸的缸体和后腿支架固定连接，后导杆型气缸的活塞杆竖直向下伸展，后导杆型气缸的活塞杆的下末端和后电磁铁固定连接。

本发明的工作过程如下所述。

(1)当本发明需要跨过矮墙时的工作过程如下所述。

1)前抬腿伺服电机-减速机的组合通电其输出轴旋转，前旋转腿绕输出轴向前摆动90度，前万向脚轮离开底板，前旋转腿距离底板的尺寸大于矮墙的高度。

2)前旋转伺服电机-减速机的组合和后旋转伺服电机-减速机的组合同时通电，其输出轴同速旋转，分别带动前行走轮和后行走轮同速旋转，驱动本发明向前平移，后万向脚轮被动地随着转动，前旋转腿跨过矮墙，前升降腿靠近矮墙后停止。

3)前抬腿伺服电机-减速机的组合通电其输出轴反向旋转，前旋转腿绕输出轴向后摆动90度回到初始位置，前万向脚轮压在底板上，前旋转腿和前升降腿分别位于矮墙的前边和后边。

4)前千斤顶通入压力液压油，前活塞杆向上缩进前缸体内，同时带动前升降腿向上抬起至高度高于矮墙。

5)后旋转伺服电机-减速机的组合通电，其输出轴旋转，带动后行走轮旋转，驱动本发明向前平移，前万向脚轮和后万向脚轮被动地随着转动，前升降腿跨过矮墙，后升降腿靠近矮墙后停止。然后前千斤顶反向通入压力液压油，前活塞杆向下伸展出前缸体，同时带动前升降腿向下落至前行走轮压在底板上，前升降腿和后升降腿分别位于矮墙的前后两侧。

6)后千斤顶通入压力液压油，后活塞杆向上缩进后缸体内，同时带动后升降腿向上抬起到高度高于矮墙。

7)前旋转伺服电机-减速机的组合通电，其输出轴旋转，带动前行走轮旋转，驱动本发明向前平移，前万向脚轮和后万向脚轮被动地随着转动，后升降腿跨过矮墙，后旋转腿靠近矮墙后停止。然后后千斤顶反向通入压力液压油，后活塞杆向下伸展出后缸体，同时带动后升降腿向下落至后行走轮压在底板上，后升降腿和后旋转腿分别位于矮墙的前后两侧。

8)后抬腿伺服电机-减速机的组合通电其输出轴旋转，后旋转腿绕输出轴向后摆动90度，后万向脚轮离开底板，后旋转腿距离底板的尺寸大于矮墙的高度。

9)前旋转伺服电机-减速机的组合和后旋转伺服电机-减速机的组合同时通电，其输出轴同速旋转，分别带动前行走轮和后行走轮同速旋转，驱动本发明向前平移，前万向脚轮被动地随着转动，后旋转腿跨过矮墙后停止。

10)后抬腿伺服电机-减速机的组合通电其输出轴反向旋转，后旋转腿绕输出轴向前摆动90度回到初始位置，后万向脚轮压在底板上，后旋转腿位于矮墙的前边，达到了跨过矮墙的目的。

11)前导杆型气缸和后导杆型气缸分别通入压缩空气，其活塞杆竖直向下伸展，前电磁铁和后电磁铁的下表面分别压在底板的上表面。

12)前电磁铁和后电磁铁通电产生磁力，分别和底板牢牢地吸引在一起，本发明和底板固定成为一个整体，这时机器人手臂就可以工作了，即使机器人手臂伸展到较远的地方，本发明的重心落在远离机架的位置，本发明也不会倾倒，可以顺利地施焊。

(2)当本发明需要转弯时的工作过程如下所述。

1)前抬腿伺服电机-减速机的组合通电其输出轴旋转，前旋转腿绕输出轴向前摆动90度，前万向脚轮离开底板。

2)后千斤顶通入压力液压油，后活塞杆向上缩进后缸体内，同时带动后升降腿向上抬起到高度高于矮墙。这时本发明的重量由左右两侧的前升降腿和后旋转腿支撑。

3)左右两侧的前旋转伺服电机-减速机的组合同时通电，控制其输出轴有不同的输出转速，带动两个前行走轮以不同的转速旋转，驱动本发明向前平移，后万向脚轮被动地随着转动，则本发明就会转弯，如果左侧的前行走轮比右侧的前行走轮转速快，则本发明向右转弯，否则向左转弯。

本发明的有益效果：能行走，能跨过矮墙，能转弯，能和钢底板固定在一起，焊接速度较快，工作效率较高，减轻对工人的职业危害，减少工厂的用工成本。

附图说明

图1是本发明实施例的三维结构示意图；

图2是本发明实施例的正视图，前旋转腿2向前摆动后的状况；

图3是本发明实施例的正视图，前旋转腿2跨过矮墙61的状况；

图4是本发明实施例的正视图，前旋转腿2跨过矮墙61再摆动回初始位置的状况；

图5是本发明实施例的正视图，前升降腿4向上抬起跨过矮墙61的状况；

图6是本发明实施例的正视图，前升降腿4向下落至前行走轮45压在底板62上的状况；

图7是本发明实施例的正视图，后升降腿5跨过矮墙61后的状况；

图8是本发明实施例的正视图，后旋转腿3向后摆动，跨过矮墙61后的状况；

图9是本发明实施例的正视图，后旋转腿3向前摆动到初始位置，前电磁铁43和后电磁铁53吸引在底板62上的状况；

图10是机身1的三维结构示意图；

图11是前旋转腿2的三维结构示意图；

图12是后旋转腿3的三维结构示意图；

图13是前升降腿4的三维结构示意图；

图14是后升降腿5的三维结构示意图；

图中所示：1.机身；11.机架；12.前抬腿伺服电机-减速机的组合；13.后抬腿伺服电机-减速机的组合；14.前千斤顶；141.前缸体；142.前活塞杆；15.后千斤顶；151.后缸体；152.后活塞杆；16.液压泵站；17.电控箱；18.机器人手臂；2.前旋转腿；21.前旋转腿上孔；22.前万向脚轮；23.前腿体；3.后旋转腿；31.后旋转腿上孔；32.后万向脚轮；33.后腿体；4.前升降腿；41.前腿支架；42.前导杆型气缸；43.前电磁铁；44.前旋转伺服电机-减速机的组合；45.前行走轮；5.后升降腿；51.后腿支架；52.后导杆型气缸；53.后电磁铁；54.后旋转伺服电机-减速机的组合；55.后行走轮；6.工件；61.矮墙；62.底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例：参见图1至图14。

一种能行走能转弯能跨过矮墙的智能焊接机器人，包括机身1、前旋转腿2、后旋转腿3、前升降腿4和后升降腿5；

机身1包括机架11、前抬腿伺服电机-减速机的组合12、后抬腿伺服电机-减速机的组合13、两个前千斤顶14和两个后千斤顶15；前抬腿伺服电机-减速机的组合12的外壳法兰和机架11的前端固定连接；后抬腿伺服电机-减速机的组合13的外壳法兰和机架11的后端固定连接；前抬腿伺服电机-减速机的组合12和后抬腿伺服电机-减速机的组合13的输出轴左右水平方向设置；前千斤顶14包括前缸体141和前活塞杆142，两个前千斤顶14的中心线竖直，两个前缸体141分别和机架11的左右两侧固定连接，前活塞杆142向下方伸展；后千斤顶15包括后缸体151和后活塞杆152，两个后千斤顶15的中心线竖直，两个后缸体151分别和机架11的左右两侧固定连接，后活塞杆152向下方伸展；前千斤顶14位于比后千斤顶15靠前的位置；

前旋转腿2包括前万向脚轮22和前腿体23，前腿体23竖直设置，前万向脚轮22固定连接在前腿体23的下端，前腿体23的上端设置前旋转腿上孔21，前旋转腿上孔21和前抬腿伺服电机-减速机的组合12的输出轴配合固定连接，前抬腿伺服电机-减速机的组合12通电后输出轴旋转，带动前旋转腿2向前方摆动90度，或者再摆动到初始位置；

后旋转腿3包括后万向脚轮32和后腿体33，后腿体33竖直设置，后万向脚轮32固定连接在后腿体33的下端，后腿体33的上端设置后旋转腿上孔31，后旋转腿上孔31和后抬腿伺服电机-减速机的组合13的输出轴配合固定连接，后抬腿伺服电机-减速机的组合13通电后输出轴旋转，带动后旋转腿3向后方摆动90度，或者再摆动到初始位置；

前升降腿4包括前腿支架41、前导杆型气缸42、前电磁铁43、前旋转伺服电机-减速机的组合44和前行走轮45；前腿支架41和前活塞杆142的下末端固定连接；前行走轮45和前腿支架41通过转动副相连，前行走轮45的轴心线成左右水平方向；前导杆型气缸42的缸体和前腿支架41固定连接，前导杆型气缸42的活塞杆竖直向下伸展，前导杆型气缸42的活塞杆的下末端和前电磁铁43固定连接；

后升降腿5包括后腿支架51、后导杆型气缸52、后电磁铁53、后旋转伺服电机-减速机的组合54和后行走轮55；后腿支架51和后活塞杆152的下末端固定连接；后行走轮55和后腿支架51通过转动副相连，后行走轮55的轴心线成左右水平方向；后导杆型气缸52的缸体和后腿支架51固定连接，后导杆型气缸52的活塞杆竖直向下伸展，后导杆型气缸52的活塞杆的下末端和后电磁铁53固定连接。

本实施例的工作过程如下所述。

(1)当本实施例需要跨过矮墙61时的工作过程如下所述。

1)如图2所示，前抬腿伺服电机-减速机的组合12通电其输出轴旋转，前旋转腿2绕输出轴向前摆动90度，前万向脚轮22离开底板62，前旋转腿2距离底板62的尺寸大于矮墙61的高度。

2)前旋转伺服电机-减速机的组合44和后旋转伺服电机-减速机的组合54同时通电，其输出轴同速旋转，分别带动前行走轮45和后行走轮55同速旋转，驱动本实施例向前平移，后万向脚轮32被动地随着转动，前旋转腿2跨过矮墙61，前升降腿4靠近矮墙61后停止，如图3所示。

3)如图4所示，前抬腿伺服电机-减速机的组合12通电其输出轴反向旋转，前旋转腿2绕输出轴向后摆动90度回到初始位置，前万向脚轮22压在底板62上，前旋转腿2和前升降腿4分别位于矮墙61的前边和后边。

4)前千斤顶14通入压力液压油，前活塞杆142向上缩进前缸体141内，同时带动前升降腿4向上抬起到高度高于矮墙61，如图5所示。

5)后旋转伺服电机-减速机的组合54通电，其输出轴旋转，带动后行走轮55旋转，驱动本实施例向前平移，前万向脚轮22和后万向脚轮32被动地随着转动，前升降腿4跨过矮墙61，后升降腿5靠近矮墙61后停止。然后前千斤顶14反向通入压力液压油，前活塞杆142向下伸展出前缸体141，同时带动前升降腿4向下落至前行走轮45压在底板62上，如图6所示，前升降腿4和后升降腿5分别位于矮墙61的前后两侧。

6)后千斤顶15通入压力液压油，后活塞杆152向上缩进后缸体151内，同时带动后升降腿5向上抬起到高度高于矮墙61。

7)前旋转伺服电机-减速机的组合44通电，其输出轴旋转，带动前行走轮45旋转，驱动本实施例向前平移，前万向脚轮22和后万向脚轮32被动地随着转动，后升降腿5跨过矮墙61，后旋转腿3靠近矮墙61后停止。然后后千斤顶15反向通入压力液压油，后活塞杆152向下伸展出后缸体151，同时带动后升降腿5向下落至后行走轮55压在底板62上，如图7所示，后升降腿5和后旋转腿3分别位于矮墙61的前后两侧。

8)后抬腿伺服电机-减速机的组合13通电其输出轴旋转，后旋转腿3绕输出轴向后摆动90度，后万向脚轮32离开底板62，后旋转腿3距离底板62的尺寸大于矮墙61的高度。

9)前旋转伺服电机-减速机的组合44和后旋转伺服电机-减速机的组合54同时通电，其输出轴同速旋转，分别带动前行走轮45和后行走轮55同速旋转，驱动本实施例向前平移，前万向脚轮22被动地随着转动，后旋转腿3跨过矮墙61后停止，如图8所示。

10)后抬腿伺服电机-减速机的组合13通电其输出轴反向旋转，后旋转腿3绕输出轴向前摆动90度回到初始位置，后万向脚轮32压在底板62上，后旋转腿3位于矮墙61的前边，达到了跨过矮墙61的目的。

11)前导杆型气缸42和后导杆型气缸52分别通入压缩空气，其活塞杆竖直向下伸展，前电磁铁43和后电磁铁53的下表面分别压在底板62的上表面。

12)前电磁铁43和后电磁铁53通电产生磁力，分别和底板62牢牢地吸引在一起，本实施例和底板62固定成为一个整体，这时机器人手臂18就可以工作了，即使机器人手臂18伸展到较远的地方，本实施例的重心落在远离机架11的位置，本实施例也不会倾倒，可以顺利地施焊。

(2)当本实施例需要转弯时的工作过程如下所述。

1)前抬腿伺服电机-减速机的组合12通电其输出轴旋转，前旋转腿2绕输出轴向前摆动90度，前万向脚轮22离开底板62。

2)后千斤顶15通入压力液压油，后活塞杆152向上缩进后缸体151内，同时带动后升降腿5向上抬起到高度高于矮墙61。这时本实施例的重量由左右两侧的前升降腿4和后旋转腿3支撑。

3)左右两侧的前旋转伺服电机-减速机的组合44同时通电，控制其输出轴有不同的输出转速，带动两个前行走轮45以不同的转速旋转，驱动本实施例向前平移，后万向脚轮32被动地随着转动，则本实施例就会转弯，如果左侧的前行走轮45比右侧的前行走轮45转速快，则本实施例向右转弯，否则向左转弯。

本实施例的有益效果：能行走，能跨过矮墙，能转弯，能和钢底板固定在一起，焊接速度较快，工作效率较高，减轻对工人的职业危害，减少工厂的用工成本。

Claims (1)

1.一种能行走能转弯能跨过矮墙的智能焊接机器人，其特征在于，包括机身、前旋转腿、后旋转腿、前升降腿和后升降腿；

机身包括机架、前抬腿伺服电机-减速机的组合、后抬腿伺服电机-减速机的组合、两个前千斤顶和两个后千斤顶；前抬腿伺服电机-减速机的组合的外壳法兰和机架的前端固定连接；后抬腿伺服电机-减速机的组合的外壳法兰和机架的后端固定连接；前抬腿伺服电机-减速机的组合和后抬腿伺服电机-减速机的组合的输出轴左右水平方向设置；前千斤顶包括前缸体和前活塞杆，两个前千斤顶的中心线竖直，两个前缸体分别和机架的左右两侧固定连接，前活塞杆向下方伸展；后千斤顶包括后缸体和后活塞杆，两个后千斤顶的中心线竖直，两个后缸体分别和机架的左右两侧固定连接，后活塞杆向下方伸展；前千斤顶位于比后千斤顶靠前的位置；

前旋转腿包括前万向脚轮和前腿体，前腿体竖直设置，前万向脚轮固定连接在前腿体的下端，前腿体的上端设置前旋转腿上孔，前旋转腿上孔和前抬腿伺服电机-减速机的组合的输出轴配合固定连接，前抬腿伺服电机-减速机的组合通电后输出轴旋转，带动前旋转腿向前方摆动；

后旋转腿包括后万向脚轮和后腿体，后腿体竖直设置，后万向脚轮固定连接在后腿体的下端，后腿体的上端设置后旋转腿上孔，后旋转腿上孔和后抬腿伺服电机-减速机的组合的输出轴配合固定连接，后抬腿伺服电机-减速机的组合通电后输出轴旋转，带动后旋转腿向后方摆动；

前升降腿包括前腿支架、前导杆型气缸、前电磁铁、前旋转伺服电机-减速机的组合和前行走轮；前腿支架和前活塞杆的下末端固定连接；前行走轮和前腿支架通过转动副相连，前行走轮的轴心线成左右水平方向；前导杆型气缸的缸体和前腿支架固定连接，前导杆型气缸的活塞杆竖直向下伸展，前导杆型气缸的活塞杆的下末端和前电磁铁固定连接；

后升降腿包括后腿支架、后导杆型气缸、后电磁铁、后旋转伺服电机-减速机的组合和后行走轮；后腿支架和后活塞杆的下末端固定连接；后行走轮和后腿支架通过转动副相连，后行走轮的轴心线成左右水平方向；后导杆型气缸的缸体和后腿支架固定连接，后导杆型气缸的活塞杆竖直向下伸展，后导杆型气缸的活塞杆的下末端和后电磁铁固定连接。