CN110508984A - 一种自动焊接机器人及其自动焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动焊接机器人，包括待焊接的第一管体和第二管体；所述第一管体的一端与第二管体的一端同轴心连接，所述第一管体与第二管体的连接处形成一圈圆形的待焊接缝隙，所述第一管体和第二管体的内侧形成圆柱形的管内通道；还包括焊接机器人，所述焊接机器人能在所述管内通道内沿轴线方向行走，并且所述焊接机器人能焊接所述待焊接缝隙；本发明的结构简单，能代替人工对管内壁进行焊接工作，并且具有焊接部位寻找精准，定位准确，焊液覆盖均匀的特点；直线伸缩杆沿轴线回往复运动，使焊枪喷嘴沿待焊接缝隙圆形路径喷焊的过程中呈周期性的来回抖动，提高焊液覆盖焊接缝隙的均匀度。

Description

一种自动焊接机器人及其自动焊接方法

技术领域

本发明属于机器人领域。

背景技术

随着电子、计算机、数控、机器人技术的日益迅猛的发展，自动焊接机器人的技术也日益成熟，具备如下优势优点：1)稳定提升焊接质量；2)提高劳动生产效率，降低成本；3)改善工人劳动强度，提高安全度；4)降低了对工人个体的操作技术要求；因此，在各行各业已得到了广泛的应用。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种代替人工的一种自动焊接机器人及其自动焊接方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种自动焊接机器人，包括待焊接的第一管体和第二管体；所述第一管体的一端与第二管体的一端同轴心连接，所述第一管体与第二管体的连接处形成一圈圆形的待焊接缝隙，所述第一管体和第二管体的内侧形成圆柱形的管内通道；还包括焊接机器人，所述焊接机器人能在所述管内通道内沿轴线方向行走，并且所述焊接机器人能焊接所述待焊接缝隙。

进一步的，所述焊接机器人包括前行部走段、中部焊接执行段和尾部焊接舵机段；

所述行部走段包括车头，所述车头的下侧固定安装有前主动行走单元，所述前主动行走单元的底部两侧设置有主动轮，所述主动轮与所述管内通道的下部内壁滚动连接；

所述车头的两侧对称固定安装有两第一气缸，两所述第一气缸的第一气缸伸缩杆分别向左右两侧延伸；两所述第一气缸伸缩杆的末端均固定连接有硬质的第一抱紧弧形片，各所述第一抱紧弧形片的弯曲弧度均与所述管内通道的内壁弧度相适；两所述第一气缸伸缩杆的同步伸长运动能使两所述第一抱紧弧形片的弧形外侧面紧密顶压所述管内通道的弧形内壁；

所述尾部焊接舵机段包括执行段旋转舵机，所述旋转舵机的机壳两侧对称固定安装有两第二气缸，两所述第二气缸的第二气缸伸缩杆分别向左右两侧延伸；两所述第二气缸伸缩杆的末端均固定连接有硬质的第二抱紧弧形片，各所述第二抱紧弧形片的弯曲弧度均与所述管内通道的内壁弧度相适；两所述第二气缸伸缩杆的同步伸长运动能使两所述第二抱紧弧形片的弧形外侧面紧密顶压所述管内通道的弧形内壁；

两所述第二气缸，的壳体下侧均固定连接有被动轮支架，两所述被动轮支架的下端均安装有被动轮座，两所述被动轮座上均转动安装有被动轮，两所述被动轮均与所述管内通道的下部内壁滚动连接。

进一步的，所述车头靠近中部焊接执行段的一端固定安装有筒状的轴承座；所述执行段旋转舵机的舵机输出轴与所述轴承座同轴心设置；

所述中部焊接执行段包括直线推杆电机，所述直线推杆电机的直线伸缩杆与所述舵机输出轴同轴心设置，所述直线推杆电机能带动所述直线伸缩杆沿轴线方向伸缩推进；

所述直线伸缩杆的一侧壁上固定安装有第二直线电机，所述第二直线电机的第二直线伸缩杆延伸方向与所述直线伸缩杆轴线垂直，所述第二直线伸缩杆的末端固定安装有焊枪座，所述焊枪座上安装有焊枪，所述焊枪末端为焊枪喷嘴；

所述直线推杆电机的机壳尾端固定设置有中心轴，所述中心轴通过轴承与所述轴承座转动连接；所述直线伸缩杆靠近所述执行段旋转舵机的一端同轴心一体化连接有截面呈正六边形的六角柱；所述舵机输出轴内设置有截面呈六边形的六角柱插入通道，所述六角柱插入通道从所述舵机输出轴的末端穿出；所述六角柱插入通道与所述六角柱相配合，所述六角柱的末端滑动插入至所述六角柱插入通道的中段位置；所述直线伸缩杆的一侧部固定设置有固定桩，所述固定桩上固定连接有导向条，所述导向条的延伸方向与所述直线伸缩杆的延伸方向平行；所述直线推杆电机的机壳一侧固定安装有与所述导向条平行的导轨，所述导向条的末端滑动于所述导轨中；

所述六角柱的内部同轴心设置有穿线直通道，所述直线伸缩杆的内部设置有穿线弯通道，所述穿线直通道的一端与所述穿线弯通道的一端在所述直线伸缩杆的内部相连通，所述穿线直通道的另一端从所述六角柱的末端穿出至连通所述六角柱插入通道；所述穿线弯通道的另一端从所述直线伸缩杆的侧壁穿出；所述直线伸缩杆远离所述第二直线电机的一侧通过若干第一支撑柱支撑连接有支撑板，所述支撑板的中部镂空设置有穿线孔，所述支撑板远离所述直线伸缩杆的一侧通过若干第二支撑杆支撑连接有电动卷扬机；所述电动卷扬机所引出的牵引绳索依次穿过所述穿线孔、穿线弯通道和穿线直通道；

所述六角柱插入通道的底端固定设置有绳索桩，所述牵引绳索的末端固定连接在所述绳索桩上；所述执行段旋转舵机的尾部还连接有回拉绳索。

进一步的，所述电动卷扬机的机壳远离直线伸缩杆的一端还安装有检测摄像机，所述检测摄像机远离电动卷扬机的一端设置有镜头；所述直线伸缩杆的一侧壁上还固定安装有第三直线电机，所述第三直线电机的第三直线伸缩杆延伸方向与所述直线伸缩杆轴线垂直，所述第三直线伸缩杆的末端固定安装有砂轮单元，所述砂轮单元上的砂轮能打磨所述管内通道的内壁。

进一步的，一种自动焊接机器人的管壁焊接方法，包括如下步骤：

步骤一，将直径相同的第一管体的一端与第二管体的一端同轴心接触连接，使第一管体与第二管体的连接处形成一圈圆形的待焊接缝隙，然后通过人工将待焊接缝隙的外圈进行焊接，使第一管体和第二管体构成一个初步的固定焊接连接体；此时还需对待焊接缝隙的内圈进行焊接，而此时待焊接缝隙的内圈人工不能触及，需要机器人完成；此时将第一管体与第二管体所连接构成的焊接连接体水平放置，使管内通道成水平状态；

步骤二，控制焊接机器人上的各第一气缸和各第二气缸，使各第一气缸伸缩杆和各第二气缸伸缩杆均处于收缩状态，使焊接机器人能放入管内通道；然后将焊接机器人放入管内通道的一端，实现焊接机器人的释放，并且在后续过程中，始终使回拉绳索的末端置于管内通道外端，回拉绳索用于及时拉回机器人；

步骤三，启动前主动行走单元向前行走，进而使车头、直线推杆电机同步沿管内通道的轴线方向向前行走，此时卷扬机控制自身引出固定长度的牵引绳索，由于车头在向前拉动，进而使牵引绳索在六角柱插入通道中处于绷直的状态，并且随着车头在向前行走，进而使绷直的状态的牵引绳索将相互滑动配合的六角柱与舵机输出轴之间相互联动起来，使舵机输出轴在牵引绳索的牵引下跟随六角柱同步向前运动，此时在牵引绳索的牵拉下，执行段旋转舵机跟随车头一同沿管内通道的轴线方向向前行走；与此同时检测摄像机持续将摄像内容反馈给外部的控制人员，直至检测摄像机拍摄到待焊接缝隙时，说明机器人已经到达预定的焊接位置，此时及时控制主动行走单元刹车暂停行走，此时车头急停，执行段旋转舵机会在惯性作用下继续向前进给一定的距离，使牵引绳索由绷紧状态变为松弛状态；

步骤四，此时控制两第一气缸，使两第一气缸伸缩杆做同步的伸长运动，直至车头两侧的第一抱紧弧形片的弧形外侧面紧密顶压管内通道的弧形内壁，进而使车头被完全抱紧在管内通道中，然后人工或通过机器向后回拉所述回拉绳索，使执行段旋转舵机向后运动一段距离，直至牵引绳索重新恢复到绷紧状态；此时控制两第二气缸，使两第二气缸伸缩杆做同步的伸长运动，直至执行段旋转舵机两侧的第二抱紧弧形片的弧形外侧面也紧密顶压管内通道的弧形内壁，进而使执行段旋转舵机也被完全抱紧管内通道中；此过程实现了焊接机器人在预定的焊接位置的抱紧；

步骤五，启动直线推杆电机，使直线伸缩杆沿轴线方向以每秒1mm至2mm的速度缓慢进给，进而使检测摄像机随直线伸缩杆同步沿管内通道的轴线方向进行微调，与此同时控制卷扬机在后续步骤中实时适应性控制自身引出的牵引绳索的长度，使牵引绳索在保持绷紧的状态下，不干涉六角柱与舵机输出轴之间沿轴线方向相对滑动的运动；

随着直线伸缩杆沿轴线方向的来回微调，直至检测摄像机的镜头刚好垂直拍摄到待焊接缝隙时暂停直线推杆电机，此时说明焊枪末端的焊枪喷嘴刚好对应到待焊接缝隙，然后启动第二直线电机，使第二直线伸缩杆逐渐伸长，直至焊枪末端的焊枪喷嘴刚好接触到待焊接缝隙内圈；此步骤实现焊枪的定位；

步骤六，控制执行段旋转舵机，使舵机输出轴缓慢旋转，在舵机输出轴旋转的过程中舵机输出轴会带动六角柱同步旋转，进而六角柱的旋转会带动直线伸缩杆、直线推杆电机同步沿轴承座旋转；与此同时控制焊枪末端的焊枪喷嘴缓慢喷出焊液，随着焊枪喷嘴沿待焊接缝隙的圆形路径移动，进而使焊枪喷嘴缓慢喷出焊液逐渐浸润整圈待焊接缝隙；

与此同时控制直线推杆电机，使直线伸缩杆沿轴线方向以5Hz至10Hz的频率、1mm至2mm的幅度来回往复运动，使焊枪喷嘴沿待焊接缝隙圆形路径喷焊的过程中呈周期性的来回抖动，提高焊液覆盖焊接缝隙的均匀度；

步骤七，待焊枪喷嘴走完整圈待焊接缝隙后焊接过程完毕，然后选择性的用砂轮单元对焊缝打磨；最后控制焊接机器人上的各第一气缸和各第二气缸，使各第一气缸伸缩杆和各第二气缸伸缩杆收缩，进而使焊接机器人解除抱紧状态，然后回拉绳索拉回焊接机器人。

有益效果：本发明的结构简单，能代替人工对管内壁进行焊接工作，并且具有焊接部位寻找精准，定位准确，焊液覆盖均匀的特点；直线伸缩杆沿轴线回往复运动，使焊枪喷嘴沿待焊接缝隙圆形路径喷焊的过程中呈周期性的来回抖动，提高焊液覆盖焊接缝隙的均匀度。

附图说明

附图1为两管道连接后形成待焊接缝隙的示意图；

附图2为焊接机器人在管内通道中行走的示意图；

附图3为焊接机器人即将进入管内通道中的示意图；

附图4为焊接机器人整体结构示意图；

附图5为附图2的轴向视图；

附图6为焊接机器人的中部位置的局部放大示意图；

附图7为舵机输出轴处的局部剖开立体示意图；

附图8附图7的正视图；

附图9为轴承座处的剖开示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

背景：管道或钢管等外部很方便人工焊接，钢管内或管内焊接较为困然，现有的两管焊接往往也只对管道或钢管的外壁进行焊接；当管道或钢管的管壁较厚时，单纯的管外焊接容易造成连接体结构强度、可靠性等不高的现象，因此在厚壁管焊接连接时需要内外双重焊接才行；而管内焊接人工不易触及，因此需要设计一种专门针对管内焊接的机器人。

如附图1至9所示的一种自动焊接机器人，包括待焊接的第一管体38和第二管体39；所述第一管体38的一端与第二管体39的一端同轴心连接，所述第一管体38与第二管体39的连接处形成一圈圆形的待焊接缝隙37，所述第一管体38和第二管体39的内侧形成圆柱形的管内通道46；还包括焊接机器人，所述焊接机器人能在所述管内通道46内沿轴线方向行走，并且所述焊接机器人能焊接所述待焊接缝隙37。

所述焊接机器人包括前行部走段01、中部焊接执行段02和尾部焊接舵机段03；

所述行部走段01包括车头2，所述车头2的下侧固定安装有前主动行走单元4，所述前主动行走单元4的底部两侧设置有主动轮5，所述主动轮5与所述管内通道46的下部内壁滚动连接；

所述车头2的两侧对称固定安装有两第一气缸6，两所述第一气缸6的第一气缸伸缩杆3分别向左右两侧延伸；两所述第一气缸伸缩杆3的末端均固定连接有硬质的第一抱紧弧形片33，各所述第一抱紧弧形片33的弯曲弧度均与所述管内通道46的内壁弧度相适；两所述第一气缸伸缩杆3的同步伸长运动能使两所述第一抱紧弧形片33的弧形外侧面紧密顶压所述管内通道46的弧形内壁；

所述尾部焊接舵机段03包括执行段旋转舵机19，所述旋转舵机19的机壳两侧对称固定安装有两第二气缸24，两所述第二气缸24的第二气缸伸缩杆23分别向左右两侧延伸；两所述第二气缸伸缩杆23的末端均固定连接有硬质的第二抱紧弧形片22，各所述第二抱紧弧形片22的弯曲弧度均与所述管内通道46的内壁弧度相适；两所述第二气缸伸缩杆23的同步伸长运动能使两所述第二抱紧弧形片22的弧形外侧面紧密顶压所述管内通道46的弧形内壁；

两所述第二气缸24，的壳体下侧均固定连接有被动轮支架26，两所述被动轮支架26的下端均安装有被动轮座20，两所述被动轮座20上均转动安装有被动轮21，两所述被动轮21均与所述管内通道46的下部内壁滚动连接。

所述车头2靠近中部焊接执行段02的一端固定安装有筒状的轴承座7；所述执行段旋转舵机19的舵机输出轴18与所述轴承座7同轴心设置；

所述中部焊接执行段02包括直线推杆电机12，所述直线推杆电机12的直线伸缩杆27与所述舵机输出轴18同轴心设置，所述直线推杆电机12能带动所述直线伸缩杆27沿轴线方向伸缩推进；

所述直线伸缩杆27的一侧壁上固定安装有第二直线电机8，所述第二直线电机8的第二直线伸缩杆28延伸方向与所述直线伸缩杆27轴线垂直，所述第二直线伸缩杆28的末端固定安装有焊枪座29，所述焊枪座29上安装有焊枪30，所述焊枪30末端为焊枪喷嘴31；

所述直线推杆电机12的机壳尾端固定设置有中心轴40，所述中心轴40通过轴承41与所述轴承座7转动连接；所述直线伸缩杆27靠近所述执行段旋转舵机19的一端同轴心一体化连接有截面呈正六边形的六角柱9；所述舵机输出轴18内设置有截面呈六边形的六角柱插入通道50，所述六角柱插入通道50从所述舵机输出轴18的末端穿出；所述六角柱插入通道50与所述六角柱9相配合，所述六角柱9的末端滑动插入至所述六角柱插入通道50的中段位置；所述直线伸缩杆27的一侧部固定设置有固定桩17，所述固定桩17上固定连接有导向条13，所述导向条13的延伸方向与所述直线伸缩杆27的延伸方向平行；所述直线推杆电机12的机壳一侧固定安装有与所述导向条13平行的导轨10，所述导向条13的末端滑动于所述导轨10中；

所述六角柱9的内部同轴心设置有穿线直通道44，所述直线伸缩杆27的内部设置有穿线弯通道45，所述穿线直通道44的一端与所述穿线弯通道45的一端在所述直线伸缩杆27的内部相连通，所述穿线直通道44的另一端从所述六角柱9的末端穿出至连通所述六角柱插入通道50；所述穿线弯通道45的另一端从所述直线伸缩杆27的侧壁穿出；所述直线伸缩杆27远离所述第二直线电机8的一侧通过若干第一支撑柱26支撑连接有支撑板34，所述支撑板34的中部镂空设置有穿线孔42，所述支撑板34远离所述直线伸缩杆27的一侧通过若干第二支撑杆35支撑连接有电动卷扬机14；所述电动卷扬机14所引出的牵引绳索43依次穿过所述穿线孔42、穿线弯通道45和穿线直通道44；

所述六角柱插入通道50的底端固定设置有绳索桩51，所述牵引绳索43的末端固定连接在所述绳索桩51上；所述执行段旋转舵机19的尾部还连接有回拉绳索25。

所述电动卷扬机14的机壳远离直线伸缩杆27的一端还安装有检测摄像机16，所述检测摄像机16远离电动卷扬机14的一端设置有镜头15；所述直线伸缩杆27的一侧壁上还固定安装有第三直线电机11，所述第三直线电机11的第三直线伸缩杆32延伸方向与所述直线伸缩杆27轴线垂直，所述第三直线伸缩杆32的末端固定安装有砂轮单元1，所述砂轮单元1上的砂轮52能打磨所述管内通道46的内壁。

本机器人的工作过程和工作原理如下：

包括如下步骤：

步骤一，将直径相同的第一管体38的一端与第二管体39的一端同轴心接触连接，使第一管体38与第二管体39的连接处形成一圈圆形的待焊接缝隙37，然后通过人工将待焊接缝隙37的外圈进行焊接，使第一管体38和第二管体39构成一个初步的固定焊接连接体；此时还需对待焊接缝隙37的内圈进行焊接，而此时待焊接缝隙37的内圈人工不能触及，需要机器人完成；此时将第一管体38与第二管体39所连接构成的焊接连接体水平放置，使管内通道46成水平状态；

步骤二，控制焊接机器人上的各第一气缸6和各第二气缸24，使各第一气缸伸缩杆3和各第二气缸伸缩杆23均处于收缩状态，使焊接机器人能放入管内通道46；然后将焊接机器人放入管内通道46的一端，实现焊接机器人的释放，并且在后续过程中，始终使回拉绳索25的末端置于管内通道46外端，回拉绳索25用于及时拉回机器人；

步骤三，启动前主动行走单元4向前行走，进而使车头2、直线推杆电机12同步沿管内通道46的轴线方向向前行走，此时卷扬机14控制自身引出固定长度的牵引绳索43，由于车头2在向前拉动，进而使牵引绳索43在六角柱插入通道50中处于绷直的状态，并且随着车头2在向前行走，进而使绷直的状态的牵引绳索43将相互滑动配合的六角柱9与舵机输出轴18之间相互联动起来，使舵机输出轴18在牵引绳索43的牵引下跟随六角柱9同步向前运动，此时在牵引绳索43的牵拉下，执行段旋转舵机19跟随车头2一同沿管内通道46的轴线方向向前行走；与此同时检测摄像机16持续将摄像内容反馈给外部的控制人员，直至检测摄像机16拍摄到待焊接缝隙37时，说明机器人已经到达预定的焊接位置，此时及时控制主动行走单元4刹车暂停行走，此时车头2急停，执行段旋转舵机19会在惯性作用下继续向前进给一定的距离，使牵引绳索43由绷紧状态变为松弛状态；

步骤四，此时控制两第一气缸6，使两第一气缸伸缩杆3做同步的伸长运动，直至车头2两侧的第一抱紧弧形片33的弧形外侧面紧密顶压管内通道46的弧形内壁，进而使车头2被完全抱紧在管内通道46中，然后人工或通过机器向后回拉所述回拉绳索25，使执行段旋转舵机19向后运动一段距离，直至牵引绳索43重新恢复到绷紧状态；此时控制两第二气缸24，使两第二气缸伸缩杆23做同步的伸长运动，直至执行段旋转舵机19两侧的第二抱紧弧形片22的弧形外侧面也紧密顶压管内通道46的弧形内壁，进而使执行段旋转舵机19也被完全抱紧管内通道46中；此过程实现了焊接机器人在预定的焊接位置的抱紧；

步骤五，启动直线推杆电机12，使直线伸缩杆27沿轴线方向以每秒1mm至2mm的速度缓慢进给，进而使检测摄像机16随直线伸缩杆27同步沿管内通道46的轴线方向进行微调，与此同时控制卷扬机14在后续步骤中实时适应性控制自身引出的牵引绳索43的长度，使牵引绳索43在保持绷紧的状态下，不干涉六角柱9与舵机输出轴18之间沿轴线方向相对滑动的运动；

随着直线伸缩杆27沿轴线方向的来回微调，直至检测摄像机16的镜头15刚好垂直拍摄到待焊接缝隙37时暂停直线推杆电机12，此时说明焊枪30末端的焊枪喷嘴31刚好对应到待焊接缝隙37，然后启动第二直线电机8，使第二直线伸缩杆28逐渐伸长，直至焊枪30末端的焊枪喷嘴31刚好接触到待焊接缝隙37内圈；此步骤实现焊枪30的定位；

步骤六，控制执行段旋转舵机19，使舵机输出轴18缓慢旋转，在舵机输出轴18旋转的过程中舵机输出轴18会带动六角柱9同步旋转，进而六角柱9的旋转会带动直线伸缩杆27、直线推杆电机12同步沿轴承座7旋转；与此同时控制焊枪30末端的焊枪喷嘴31缓慢喷出焊液，随着焊枪喷嘴31沿待焊接缝隙37的圆形路径移动，进而使焊枪喷嘴31缓慢喷出焊液逐渐浸润整圈待焊接缝隙37；

与此同时控制直线推杆电机12，使直线伸缩杆27沿轴线方向以5Hz至10Hz的频率、1mm至2mm的幅度来回往复运动，使焊枪喷嘴31沿待焊接缝隙37圆形路径喷焊的过程中呈周期性的来回抖动，提高焊液覆盖焊接缝隙37的均匀度；

步骤七，待焊枪喷嘴31走完整圈待焊接缝隙37后焊接过程完毕，然后选择性的用砂轮单元1对焊缝打磨；最后控制焊接机器人上的各第一气缸6和各第二气缸24，使各第一气缸伸缩杆3和各第二气缸伸缩杆23收缩，进而使焊接机器人解除抱紧状态，然后回拉绳索25拉回焊接机器人。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自动焊接机器人，其特征在于：包括待焊接的第一管体(38)和第二管体(39)；所述第一管体(38)的一端与第二管体(39)的一端同轴心连接，所述第一管体(38)与第二管体(39)的连接处形成一圈圆形的待焊接缝隙(37)，所述第一管体(38)和第二管体(39)的内侧形成圆柱形的管内通道(46)；还包括焊接机器人，所述焊接机器人能在所述管内通道(46)内沿轴线方向行走，并且所述焊接机器人能焊接所述待焊接缝隙(37)。

2.根据权利要求1所述的一种自动焊接机器人，其特征在于：所述焊接机器人包括前行部走段(01)、中部焊接执行段(02)和尾部焊接舵机段(03)；

所述行部走段(01)包括车头(2)，所述车头(2)的下侧固定安装有前主动行走单元(4)，所述前主动行走单元(4)的底部两侧设置有主动轮(5)，所述主动轮(5)与所述管内通道(46)的下部内壁滚动连接；

所述车头(2)的两侧对称固定安装有两第一气缸(6)，两所述第一气缸(6)的第一气缸伸缩杆(3)分别向左右两侧延伸；两所述第一气缸伸缩杆(3)的末端均固定连接有硬质的第一抱紧弧形片(33)，各所述第一抱紧弧形片(33)的弯曲弧度均与所述管内通道(46)的内壁弧度相适；两所述第一气缸伸缩杆(3)的同步伸长运动能使两所述第一抱紧弧形片(33)的弧形外侧面紧密顶压所述管内通道(46)的弧形内壁；

所述尾部焊接舵机段(03)包括执行段旋转舵机(19)，所述旋转舵机(19)的机壳两侧对称固定安装有两第二气缸(24)，两所述第二气缸(24)的第二气缸伸缩杆(23)分别向左右两侧延伸；两所述第二气缸伸缩杆(23)的末端均固定连接有硬质的第二抱紧弧形片(22)，各所述第二抱紧弧形片(22)的弯曲弧度均与所述管内通道(46)的内壁弧度相适；两所述第二气缸伸缩杆(23)的同步伸长运动能使两所述第二抱紧弧形片(22)的弧形外侧面紧密顶压所述管内通道(46)的弧形内壁；

两所述第二气缸(24)，的壳体下侧均固定连接有被动轮支架(26)，两所述被动轮支架(26)的下端均安装有被动轮座(20)，两所述被动轮座(20)上均转动安装有被动轮(21)，两所述被动轮(21)均与所述管内通道(46)的下部内壁滚动连接。

3.根据权利要求2所述的一种自动焊接机器人，其特征在于：所述车头(2)靠近中部焊接执行段(02)的一端固定安装有筒状的轴承座(7)；所述执行段旋转舵机(19)的舵机输出轴(18)与所述轴承座(7)同轴心设置；

所述中部焊接执行段(02)包括直线推杆电机(12)，所述直线推杆电机(12)的直线伸缩杆(27)与所述舵机输出轴(18)同轴心设置，所述直线推杆电机(12)能带动所述直线伸缩杆(27)沿轴线方向伸缩推进；

所述直线伸缩杆(27)的一侧壁上固定安装有第二直线电机(8)，所述第二直线电机(8)的第二直线伸缩杆(28)延伸方向与所述直线伸缩杆(27)轴线垂直，所述第二直线伸缩杆(28)的末端固定安装有焊枪座(29)，所述焊枪座(29)上安装有焊枪(30)，所述焊枪(30)末端为焊枪喷嘴(31)；

所述直线推杆电机(12)的机壳尾端固定设置有中心轴(40)，所述中心轴(40)通过轴承(41)与所述轴承座(7)转动连接；所述直线伸缩杆(27)靠近所述执行段旋转舵机(19)的一端同轴心一体化连接有截面呈正六边形的六角柱(9)；所述舵机输出轴(18)内设置有截面呈六边形的六角柱插入通道(50)，所述六角柱插入通道(50)从所述舵机输出轴(18)的末端穿出；所述六角柱插入通道(50)与所述六角柱(9)相配合，所述六角柱(9)的末端滑动插入至所述六角柱插入通道(50)的中段位置；所述直线伸缩杆(27)的一侧部固定设置有固定桩(17)，所述固定桩(17)上固定连接有导向条(13)，所述导向条(13)的延伸方向与所述直线伸缩杆(27)的延伸方向平行；所述直线推杆电机(12)的机壳一侧固定安装有与所述导向条(13)平行的导轨(10)，所述导向条(13)的末端滑动于所述导轨(10)中；

所述六角柱(9)的内部同轴心设置有穿线直通道(44)，所述直线伸缩杆(27)的内部设置有穿线弯通道(45)，所述穿线直通道(44)的一端与所述穿线弯通道(45)的一端在所述直线伸缩杆(27)的内部相连通，所述穿线直通道(44)的另一端从所述六角柱(9)的末端穿出至连通所述六角柱插入通道(50)；所述穿线弯通道(45)的另一端从所述直线伸缩杆(27)的侧壁穿出；所述直线伸缩杆(27)远离所述第二直线电机(8)的一侧通过若干第一支撑柱(26)支撑连接有支撑板(34)，所述支撑板(34)的中部镂空设置有穿线孔(42)，所述支撑板(34)远离所述直线伸缩杆(27)的一侧通过若干第二支撑杆(35)支撑连接有电动卷扬机(14)；所述电动卷扬机(14)所引出的牵引绳索(43)依次穿过所述穿线孔(42)、穿线弯通道(45)和穿线直通道(44)；

所述六角柱插入通道(50)的底端固定设置有绳索桩(51)，所述牵引绳索(43)的末端固定连接在所述绳索桩(51)上；所述执行段旋转舵机(19)的尾部还连接有回拉绳索(25)。

4.根据权利要求3所述的一种自动焊接机器人，其特征在于：所述电动卷扬机(14)的机壳远离直线伸缩杆(27)的一端还安装有检测摄像机(16)，所述检测摄像机(16)远离电动卷扬机(14)的一端设置有镜头(15)；所述直线伸缩杆(27)的一侧壁上还固定安装有第三直线电机(11)，所述第三直线电机(11)的第三直线伸缩杆(32)延伸方向与所述直线伸缩杆(27)轴线垂直，所述第三直线伸缩杆(32)的末端固定安装有砂轮单元(1)，所述砂轮单元(1)上的砂轮(52)能打磨所述管内通道(46)的内壁。

5.根据权利要求4所述的一种自动焊接机器人的管壁焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，将直径相同的第一管体(38)的一端与第二管体(39)的一端同轴心接触连接，使第一管体(38)与第二管体(39)的连接处形成一圈圆形的待焊接缝隙(37)，然后通过人工将待焊接缝隙(37)的外圈进行焊接，使第一管体(38)和第二管体(39)构成一个初步的固定焊接连接体；此时还需对待焊接缝隙(37)的内圈进行焊接，而此时待焊接缝隙(37)的内圈人工不能触及，需要机器人完成；此时将第一管体(38)与第二管体(39)所连接构成的焊接连接体水平放置，使管内通道(46)成水平状态；

步骤二，控制焊接机器人上的各第一气缸(6)和各第二气缸(24)，使各第一气缸伸缩杆(3)和各第二气缸伸缩杆(23)均处于收缩状态，使焊接机器人能放入管内通道(46)；然后将焊接机器人放入管内通道(46)的一端，实现焊接机器人的释放，并且在后续过程中，始终使回拉绳索(25)的末端置于管内通道(46)外端，回拉绳索(25)用于及时拉回机器人；

步骤三，启动前主动行走单元(4)向前行走，进而使车头(2)、直线推杆电机(12)同步沿管内通道(46)的轴线方向向前行走，此时卷扬机(14)控制自身引出固定长度的牵引绳索(43)，由于车头(2)在向前拉动，进而使牵引绳索(43)在六角柱插入通道(50)中处于绷直的状态，并且随着车头(2)在向前行走，进而使绷直的状态的牵引绳索(43)将相互滑动配合的六角柱(9)与舵机输出轴(18)之间相互联动起来，使舵机输出轴(18)在牵引绳索(43)的牵引下跟随六角柱(9)同步向前运动，此时在牵引绳索(43)的牵拉下，执行段旋转舵机(19)跟随车头(2)一同沿管内通道(46)的轴线方向向前行走；与此同时检测摄像机(16)持续将摄像内容反馈给外部的控制人员，直至检测摄像机(16)拍摄到待焊接缝隙(37)时，说明机器人已经到达预定的焊接位置，此时及时控制主动行走单元(4)刹车暂停行走，此时车头(2)急停，执行段旋转舵机(19)会在惯性作用下继续向前进给一定的距离，使牵引绳索(43)由绷紧状态变为松弛状态；

步骤四，此时控制两第一气缸(6)，使两第一气缸伸缩杆(3)做同步的伸长运动，直至车头(2)两侧的第一抱紧弧形片(33)的弧形外侧面紧密顶压管内通道(46)的弧形内壁，进而使车头(2)被完全抱紧在管内通道(46)中，然后人工或通过机器向后回拉所述回拉绳索(25)，使执行段旋转舵机(19)向后运动一段距离，直至牵引绳索(43)重新恢复到绷紧状态；此时控制两第二气缸(24)，使两第二气缸伸缩杆(23)做同步的伸长运动，直至执行段旋转舵机(19)两侧的第二抱紧弧形片(22)的弧形外侧面也紧密顶压管内通道(46)的弧形内壁，进而使执行段旋转舵机(19)也被完全抱紧管内通道(46)中；此过程实现了焊接机器人在预定的焊接位置的抱紧；

步骤五，启动直线推杆电机(12)，使直线伸缩杆(27)沿轴线方向以每秒1mm至2mm的速度缓慢进给，进而使检测摄像机(16)随直线伸缩杆(27)同步沿管内通道(46)的轴线方向进行微调，与此同时控制卷扬机(14)在后续步骤中实时适应性控制自身引出的牵引绳索(43)的长度，使牵引绳索(43)在保持绷紧的状态下，不干涉六角柱(9)与舵机输出轴(18)之间沿轴线方向相对滑动的运动；

随着直线伸缩杆(27)沿轴线方向的来回微调，直至检测摄像机(16)的镜头(15)刚好垂直拍摄到待焊接缝隙(37)时暂停直线推杆电机(12)，此时说明焊枪(30)末端的焊枪喷嘴(31)刚好对应到待焊接缝隙(37)，然后启动第二直线电机(8)，使第二直线伸缩杆(28)逐渐伸长，直至焊枪(30)末端的焊枪喷嘴(31)刚好接触到待焊接缝隙(37)内圈；此步骤实现焊枪(30)的定位；

步骤六，控制执行段旋转舵机(19)，使舵机输出轴(18)缓慢旋转，在舵机输出轴(18)旋转的过程中舵机输出轴(18)会带动六角柱(9)同步旋转，进而六角柱(9)的旋转会带动直线伸缩杆(27)、直线推杆电机(12)同步沿轴承座(7)旋转；与此同时控制焊枪(30)末端的焊枪喷嘴(31)缓慢喷出焊液，随着焊枪喷嘴(31)沿待焊接缝隙(37)的圆形路径移动，进而使焊枪喷嘴(31)缓慢喷出焊液逐渐浸润整圈待焊接缝隙(37)；

与此同时控制直线推杆电机(12)，使直线伸缩杆(27)沿轴线方向以5Hz至10Hz的频率、1mm至2mm的幅度来回往复运动，使焊枪喷嘴(31)沿待焊接缝隙(37)圆形路径喷焊的过程中呈周期性的来回抖动，提高焊液覆盖焊接缝隙(37)的均匀度；

步骤七，待焊枪喷嘴(31)走完整圈待焊接缝隙(37)后焊接过程完毕，然后选择性的用砂轮单元(1)对焊缝打磨；最后控制焊接机器人上的各第一气缸(6)和各第二气缸(24)，使各第一气缸伸缩杆(3)和各第二气缸伸缩杆(23)收缩，进而使焊接机器人解除抱紧状态，然后回拉绳索(25)拉回焊接机器人。