CN113770614B - 在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人及其进给方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接机器人技术领域，具体地说，涉及一种在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人及其进给方法。其包括焊接机器人本体和给进机构，所述给进机构设置在机体的周围，其中，所述给进机构包括多个受力件和对应数量的固定板，所述受力件和固定板之间设置升缩组件。本发明中通过液压杆的活塞杆推动伸缩柱沿轴向向外伸出，使受力件顶向弯折环境中的支撑壁，此时缓冲柱和缓冲弹簧的配合为受力件提供一定的活动空间，保证其能够适应墙壁角度和形状的变化，以实现机器人的正常进给，避免进给过程中与支撑壁发生碰撞。

Description

在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人及其进给方法

技术领域

本发明涉及焊接机器人技术领域，具体地说，涉及一种在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人及其进给方法。

背景技术

随着时代的进步，现代化技术的不断蓬勃发展焊接技术的逐渐由传统的人工焊接转变为机械焊接，由于的焊接的操作环境的不同，对于的焊接点人为焊接的局限较大，焊接机器人随着逐渐发展起来。

中国专利公开号CN212665275U公开了一种狭小空间遥控焊接机器人，其通过设置焊接转盘以及偏心焊接头实现对焊接点的快速定位，同时实现焊接点的稳定保证焊接的质量，通过设置转动连杆与支撑架等结构实现保持焊接机器人运行过程中的稳定，防止影响焊接点的焊接质量。

在狭小空间中不仅面临焊接稳定的问题，有时候还会碰到弯折的环境，在弯折环境中，由于空间比较狭小无法正常进给，尽管人为控制机器人转弯，还是会因为转弯不及时导致机器人偏离转弯轨道，进而导致机器人以及其上方的焊接头都会与环境内的支撑壁发生碰撞，而焊接头往往在机器人上连接的并不是非常牢靠，一旦碰撞后，就会使焊接头偏移或者掉落，从而影响焊点位置的确定，无法保证焊接的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人及其进给方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了一种在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人，包括焊接机器人本体，所述焊接机器人本体包括机体、设置在机体顶部的焊接头和行径底盘，所述行径底盘设置在机体的底部，且行径底盘的两侧均设置行径履带，行径履带内设置多个行径轮，所述行径轮受电机驱动，还包括给进机构，所述给进机构设置在机体的周围，其中：

所述给进机构包括多个受力件和对应数量的固定板，所述受力件和固定板之间设置升缩组件。

作为本技术方案的进一步改进，所述升缩组件包括伸缩柱和连接座，所述伸缩柱设置在连接座靠近受力件的一端，连接座另一端设置液压杆，伸缩柱与连接座滑动连接，并通过液压杆进行驱动。

作为本技术方案的进一步改进，所述升缩组件还包括缓冲柱，缓冲柱与伸缩柱滑动连接，且缓冲柱和伸缩柱端部均设置凸环，两个凸环之间固定连接有缓冲弹簧。

作为本技术方案的进一步改进，所述受力件包括外侧板、弧形板和内侧板，所述外侧板设置在弧形板内侧，所述内侧板设置在弧形板外侧。

作为本技术方案的进一步改进，所述缓冲柱和所述受力件之间设置转动组件，所述转动组件包括转接架和伸缩杆，其中：

所述转接架与弧形板内壁固定连接，转接架靠近缓冲柱的一侧铰轴通过转动连接有转接环，所述转接环与缓冲柱固定连接，所述伸缩杆设置两个，分别转动连接在转接环的两侧，两个伸缩杆的另一端分别与外侧板和内侧板转动连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述外侧板、弧形板和内侧板外壁上均设置滚动件。

作为本技术方案的进一步改进，所述滚动件为滚轮，且滚轮沿外侧板、弧形板和内侧板形成一体结构的外壁上设置多个。

作为本技术方案的进一步改进，所述包括侧履带和滚动履带，所述外侧板为“”形结构，并形成凹槽，所述滚动履带与凹槽转动连接，所述侧履带与弧形板和内侧板的外壁转动连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述连接座与固定板之间设置连接柱，所述连接柱与固定板转动连接，且滚动履带和行径履带均为齿形带，并形成齿条，当受力件被转动到竖直方向后，滚动履带和行径履带的齿条相互啮合。

本发明目的之二在于，提供了一种使用如上述中任意一项在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人的方法，包括如下方法步骤：

S1、控制液压杆工作，使其通过活塞杆推动伸缩柱沿轴向向外伸出，使受力件顶向弯折环境中的支撑壁；

S2、当受力件与支撑壁贴合后，电机通过输出轴驱动行径轮转动，行径轮带动行径履带转动，行径履带转动后受到与地面接触的摩擦力带动焊接机器人本体整体移动；

S3、移动过程中，受力件受支撑壁的作用力促使焊接机器人本体整体沿环境中弯折的方向进行移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人及其进给方法中，通过液压杆的活塞杆推动伸缩柱沿轴向向外伸出，使受力件顶向弯折环境中的支撑壁，此时缓冲柱和缓冲弹簧的配合为受力件提供一定的活动空间，保证其能够适应墙壁角度和形状的变化，以实现机器人的正常进给，避免进给过程中与支撑壁发生碰撞。

2、该在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人及其进给方法中，通过滚轮与外侧板、弧形板和内侧板的转动降低与支撑壁接触的摩擦力，从而减少摩擦带来的损伤，同时也能够保证外侧板、弧形板和内侧板形成一体结构转动的平滑性。

3、该在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人及其进给方法中，侧履带和滚动履带与支撑壁为面接触，而滚轮与支撑壁是线接触，从而增大了与不平整支撑壁的受力面积，提高受力的稳定性，并解决容易与支撑壁卡住的问题。

4、该在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人及其进给方法中，通过转动受力件，使滚动履带和行径履带外的齿条已经相互啮合，从而增加了行径底盘的高度，以提高其越障能力，在不平整的底面或者路面障碍物较高的底面上能够正常行驶，而且此时的伸缩杆和缓冲弹簧均起到减震的作用，降低晃动幅度，减少对焊接头焊接的影响。

附图说明

图1为本发明实施例1的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1的焊接机器人本体结构示意图；

图3为本发明实施例1的给进机构结构示意图；

图4为本发明实施例1的升缩组件结构示意图；

图5为本发明实施例1的转动组件结构示意图；

图6为本发明实施例1的受力件结构示意图；

图7为本发明实施例1的焊接机器人本体移动原理示意图；

图8为本发明实施例2的受力件和滚动件结构示意图其一；

图9为本发明实施例3的受力件和滚动件结构示意图其二；

图10为本发明实施例4的给进机构转动后结构示意图；

图11为本发明实施例4的给进机构转动后行驶原理示意图。

图中各个标号意义为：

100、焊接机器人本体；110、机体；120、焊接头；130、行径底盘；131、行径履带；132、行径轮；

200、给进机构；

210、受力件；211、外侧板；212、弧形板；213、内侧板；214、滚动件；214A、侧履带；214B、滚动履带；

220、固定板；

230、升缩组件；231、缓冲柱；232、伸缩柱；233、连接座；2331、连接柱；234、液压杆；235、缓冲弹簧；

240、转动组件；241、转接架；242、伸缩杆；243、转接环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图2所示，本实施例目的之一在于，提供了一种在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人，包括焊接机器人本体100，焊接机器人本体100包括机体110、设置在机体110顶部的焊接头120和行径底盘130，行径底盘130设置在机体110的底部，且行径底盘130的两侧均设置行径履带131，行径履带131内设置多个行径轮132，行径轮132受电机驱动，另外：

在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人还包括给进机构200，给进机构200设置在机体110的周围，请参阅图3所示，给进机构200包括多个受力件210和对应数量的固定板220，受力件210和固定板220之间设置升缩组件230，通过受力件210将固定板220和升缩组件230形成的一体结构固定在机体110的四个拐角处，具体通过螺钉进行固定，工作时，升缩组件230推动受力件210横移，使其贴合弯折的墙壁进行导向，再利用行径履带131的驱动实现机器人的正常进给，即使机器人正常移向焊接工件。

实施例1

请参阅图1-图4所示，升缩组件230包括伸缩柱232和连接座233，伸缩柱232设置在连接座233靠近受力件210的一端，连接座233另一端设置液压杆234，伸缩柱232与连接座233滑动连接，并通过液压杆234进行驱动，工作原理：

液压杆234在气体压力作用下，产生向截面积小的一侧的压力，从而使活塞杆推动伸缩柱232在连接座233内进行移动，使受力件210贴合弯折部分的墙壁（不限于墙壁，也可以是管道内的管壁，具体根据弯折环境确定支撑壁），此时通过受力件210接触墙壁，然后受力促使机器人沿轨道弯折方向进行移动，考虑到弯折墙壁两侧弯折角度可能不相同，或者墙壁上会有凸起物，这样导致与伸缩柱232硬性连接的受力件210很容易不受力或者受力不均衡发生断裂的现象，因此本实施例公开转动组件240和缓冲柱231，请参阅图4所示，升缩组件230还包括缓冲柱231，缓冲柱231与伸缩柱232滑动连接，且缓冲柱231和伸缩柱232端部均设置凸环，两个凸环之间固定连接有缓冲弹簧235，从而通过缓冲柱231和缓冲弹簧235的配合为受力件210提供一定的活动空间，保证其能够适应墙壁角度和形状的变化，另外，请参阅图5所示，缓冲柱231和受力件210之间设置转动组件240，转动组件240包括转接架241和伸缩杆242，其中：

请参阅图6所示，受力件210包括外侧板211、弧形板212和内侧板213，外侧板211设置在弧形板212内侧，内侧板213设置在弧形板212外侧，转接架241与弧形板212内壁固定连接，转接架241靠近缓冲柱231的一侧铰轴通过转动连接有转接环243，转接环243与缓冲柱231以焊接的方式固定，伸缩杆242设置两个，分别以铰接的方式转动连接在转接环243的两侧，两个伸缩杆242的另一端分别与外侧板211和内侧板213通过铰轴转动连接，这里伸缩杆242包括外杆和内杆，且内杆和外杆为弹性连接，因此在缓冲柱231沿轴向移动的基础上，受力件210还能够进行转动，从而适应墙壁形状的变化。

具体进给方法如下：

请参阅图7所示，其中虚线箭头为弯折的方向，实线箭头为伸缩柱232的伸出方向，首先控制液压杆234工作，使其通过活塞杆推动伸缩柱232沿轴向向外伸出，使受力件210顶向弯折环境中的支撑壁；

当受力件210与支撑壁贴合后，电机通过输出轴驱动行径轮132转动，行径轮132带动行径履带131转动，行径履带131转动后受到与地面接触的摩擦力带动焊接机器人本体100整体移动；

移动过程中，受力件210受支撑壁的作用力促使焊接机器人本体100整体沿环境中弯折的方向进行移动。

实施例2

考虑到受力件210长时间与环境中的支撑壁接触磨损较大，本实施例针对受力件210进行改进，请参阅图8所示，外侧板211、弧形板212和内侧板213外壁上均设置滚动件214，值得说明的是，本实施例中滚动件214为滚轮，且沿外侧板211、弧形板212和内侧板213形成一体结构的外壁上设置多个，从而通过滚轮与外侧板211、弧形板212和内侧板213的转动降低与支撑壁接触的摩擦力，以减少摩擦带来的损伤，同时也能够保证外侧板211、弧形板212和内侧板213形成一体结构转动的平滑性。

实施例3

考虑到在不平整的支撑壁上，滚轮很难与支撑壁进行受力，而且还会出现卡住的现象，从而影响焊接机器人本体100整体的移动，本实施例针对受力件210进行改进，请参阅图9所示，外侧板211为“U”形结构，并形成凹槽，凹槽内以及弧形板212和内侧板213的外壁上均设置滚动件214，本实施例中滚动件214包括侧履带214A和滚动履带214B，滚动履带214B与凹槽转动连接，侧履带214A与弧形板212和内侧板213的外壁转动连接，且弧形板212和内侧板213的外壁上的侧履带214A一体成型，由于侧履带214A和滚动履带214B与支撑壁为面接触，而滚轮与支撑壁是线接触，从而增大了与不平整支撑壁的受力面积，提高受力的稳定性，并解决容易与支撑壁卡住的问题。

实施例4

本实施例公开焊接机器人本体100和给进机构200的另一种工作方式，通过转动受力件210使其位于机体110的下方，以抬升机体110的高度，适应在不平整的底面或者路面障碍物较高的底面上行驶，具体的，请参阅图10所示，连接座233与固定板220之间设置连接柱2331，连接柱2331与固定板220转动连接，且滚动履带214B和行径履带131均为齿形带，并形成齿条，当受力件210被转动到竖直方向后，滚动履带214B和行径履带131的齿条相互啮合。

工作原理：

首先转动连接柱2331，使受力件210转动到竖直方向，然后将连接柱2331与固定板220进行固定，可采用插销的方式对其进行固定，此时滚动履带214B和行径履带131外的齿条已经相互啮合，请参阅图11所示，其中，虚线箭头为行径履带131转动方向，实线箭头为滚动履带214B转动方向，也就是说，控制前行，即行径履带131顺时针转动时，实际行驶的方向是后倒的，即滚动履带214B逆时针转动，因此增加了行径底盘130的高度，以提高其越障能力，在不平整的底面或者路面障碍物较高的底面上能够正常行驶，而且此时的伸缩杆242和缓冲弹簧235均起到减震的作用，降低晃动幅度，减少对焊接头120焊接的影响。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人，包括焊接机器人本体(100)，所述焊接机器人本体(100)包括机体(110)、设置在机体(110)顶部的焊接头(120)和行径底盘(130)，所述行径底盘(130)设置在机体(110)的底部，且行径底盘(130)的两侧均设置行径履带(131)，行径履带(131)内设置多个行径轮(132)，所述行径轮(132)受电机驱动，其特征在于：还包括给进机构(200)，所述给进机构(200)设置在机体(110)的周围，其中：

所述给进机构(200)包括多个受力件(210)和对应数量的固定板(220)，所述受力件(210)和固定板(220)之间设置伸缩组件(230)；所述伸缩组件(230)包括伸缩柱(232)和连接座(233)，所述伸缩柱(232)设置在连接座(233)靠近受力件(210)的一端，连接座(233)另一端设置液压杆(234)，伸缩柱(232)与连接座(233)滑动连接，并通过液压杆(234)进行驱动；所述伸缩组件(230)还包括缓冲柱(231)，缓冲柱(231)与伸缩柱(232)滑动连接，且缓冲柱(231)和伸缩柱(232)端部均设置凸环，两个凸环之间固定连接有缓冲弹簧(235)；

所述受力件(210)包括外侧板(211)、弧形板(212)和内侧板(213)，所述外侧板(211)设置在弧形板(212)内侧，所述内侧板(213)设置在弧形板(212)外侧；所述缓冲柱(231)和所述受力件(210)之间设置转动组件(240)，所述转动组件(240)包括转接架(241)和伸缩杆(242)，其中：

所述转接架(241)与弧形板(212)内壁固定连接，转接架(241)靠近缓冲柱(231)的一侧铰轴通过转动连接有转接环(243)，所述转接环(243)与缓冲柱(231)固定连接，所述伸缩杆(242)设置两个，分别转动连接在转接环(243)的两侧，两个伸缩杆(242)的另一端分别与外侧板(211)和内侧板(213)转动连接。

2.根据权利要求1所述的在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人，其特征在于：所述外侧板(211)、弧形板(212)和内侧板(213)外壁上均设置滚动件(214)。

3.根据权利要求2所述的在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人，其特征在于：所述滚动件(214)为滚轮，且滚轮沿外侧板(211)、弧形板(212)和内侧板(213)形成一体结构的外壁上设置多个。

4.根据权利要求3所述的在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人，其特征在于：所述滚动件(214)包括侧履带(214A)和滚动履带(214B)，所述外侧板(211)为“U”形结构，并形成凹槽，所述滚动履带(214B)与凹槽转动连接。

5.根据权利要求4所述的在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人，其特征在于：所述连接座(233)与固定板(220)之间设置连接柱(2331)，所述连接柱(2331)与固定板(220)转动连接，且滚动履带(214B)和行径履带(131)均为齿形带，并形成齿条，当受力件(210)被转动到竖直方向后，滚动履带(214B)和行径履带(131)的齿条相互啮合。

6.一种使用如权利要求1-5中任意一项所述的在弯折环境中进行稳定进给的焊接机器人的进给方法，其特征在于：包括如下方法步骤：

S1、控制液压杆(234)工作，使其通过活塞杆推动伸缩柱(232)沿轴向向外伸出，使受力件(210)顶向弯折环境中的支撑壁；

S2、当受力件(210)与支撑壁贴合后，电机通过输出轴驱动行径轮(132)转动，行径轮(132)带动行径履带(131)转动，行径履带(131)转动后受到与地面接触的摩擦力带动焊接机器人本体(100)整体移动；

S3、移动过程中，受力件(210)受支撑壁的作用力促使焊接机器人本体(100)整体沿环境中弯折的方向进行移动。