CN114952118B - 一种管道焊接工作站和行走装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种管道焊接工作站和行走装置。该行走装置包括支架、多个行走轮、传感器和驱动控制器；支架可沿待作业面移动，支架在待作业面内的可移动方位由相互垂直的行进方向和偏转方向组成；部分行走轮的轴向相交于行进方向，部分行走轮的轴向相交于偏转方向，至少两个行走轮用于驱动支架分别朝偏转方向的正、反向移动；驱动控制器分别与传感器和任一行走轮的驱动设备均耦接，用于根据传感器调节行走轮的角速度以实现纠偏。该行走装置利用多个以特定角度安装的行走轮既满足支架的行走功能，又实现支架移动时的自动纠偏，提高运动精度和运动平稳性，可应用于管道焊接工作站，能够提高管道焊接工作站的焊接作业质量和作业安全性。

Description

一种管道焊接工作站和行走装置

技术领域

本申请涉及机械设备领域，尤其涉及一种行走装置。还涉及一种管道焊接工作站，包括前述行走装置。

背景技术

石油化工系统进行管道焊接时，需要使用焊接工作站。

焊接工作站可分为行走部分和焊接部分；其中，焊接部分主要发挥焊接作用，行走部分则兼具夹持管道和沿管道行走这两种作用。

管道的尺寸比较大，相应地，焊接工作站的尺寸和重量很大，且焊接工作站的顶部往往还连接有线缆等零部件，线缆受拉扯时会带动焊接工作站移动，导致焊接工作站沿管道移动时容易因重心不稳而偏转，使得焊接工作站绕管道的中轴线旋转，影响焊接工作站的作业质量和作业安全性。为此，一旦焊接工作站因偏转而导致行走姿态偏离正常位置，则需要操作人员重新吊装并调节焊接工作站相对于管道的位置，这会极大地增加作业负担并降低作业效率。

发明内容

本申请的目的是提供一种行走装置，能够在行走时实现自动纠偏。本申请的另一目的是提供一种管道焊接工作站，包括前述行走装置。

为实现上述目的，本申请提供一种行走装置，包括：

用于沿待作业面移动的支架；支架在待作业面内的可移动方位由相互垂直的行进方向和偏转方向组成；

多个设于支架的行走轮；部分行走轮的轴向相交于行进方向，部分行走轮的轴向相交于偏转方向；至少两个行走轮用于驱动支架分别朝偏转方向的正向和反向移动；

设于支架、用于检测支架沿偏转方向的移动状态的传感器；

与传感器和任一行走轮的驱动设备均耦接的驱动控制器；驱动控制器用于根据传感器调节行走轮的角速度以实现纠偏。

在一些实施例中，行走轮包括驱动纠偏轮；驱动纠偏轮的轴向与偏转方向的夹角大于0且小于90°。

在一些实施例中，驱动纠偏轮包括：

用于驱动支架朝偏转方向的正向移动的正向轮；

用于驱动支架朝偏转方向的反向移动的反向轮；

正向轮的轴向与偏转方向的夹角等于反向轮的轴向与偏转方向的夹角。

在一些实施例中，行走轮包括驱动轮和纠偏轮；驱动轮的轴向与偏转方向的夹角为0，纠偏轮的轴向与偏转方向的夹角为90°。

在一些实施例中，传感器包括用于检测支架在三轴方向的加速度的加速度传感器；三轴方向中的其中两轴分别对应于行进方向和偏转方向。

在一些实施例中，驱动控制器为具有PID反馈调节机制的PID控制器。

在一些实施例中，支架为用于围设管道的管支架；行进方向为管道的轴向；至少部分行走轮用于与上管道面滚动接触；上管道面具体为位于管道的中轴面上方的外管道面。

本申请还提供一种管道焊接工作站，包括上述行走装置和设于行走装置的焊接执行器；管支架包括同轴分布且用于沿管道的轴向间隔设置的第一管支架和第二管支架；第一管支架靠近行进方向的正方向，第二管支架远离行进方向的正方向；至少部分行走轮设于第二管支架。

在一些实施例中，第二管支架设有支撑轮；支撑轮包括用于与上管道面滚动接触的第一支撑轮和用于与下管道面滚动接触的第二支撑轮；第一支撑轮靠近行进方向的正方向，第二支撑轮远离行进方向的正方向。

在一些实施例中，第一管支架和第二管支架均为相对于管道开合的环状支架；焊接执行器绕环状支架的中心轴转动安装于环状支架。

相对于上述背景技术，本申请所提供的行走装置包括：

支架；支架用于沿待作业面移动，支架在待作业面内的可移动方位由相互垂直的行进方向和偏转方向组成；

多个行走轮；全部行走轮均设于支架；全部行走轮中，部分行走轮的轴向相交于行进方向，部分行走轮的轴向相交于偏转方向；全部行走轮中，至少两个行走轮用于驱动支架分别朝偏转方向的正向和反向移动；

传感器；传感器设于支架，用于检测支架沿偏转方向的移动状态。

驱动控制器；驱动控制器与传感器、任一行走轮的驱动设备均耦接，用于传感器的检测数据调节行走轮的角速度，由此实现纠偏。

可见，本申请所提供的行走装置中，多个行走轮以特定角度安装于支架，既可以满足支架的行走功能，又能够在行走轮带动支架移动时实现自动纠偏，保障支架沿待作业面的运动精度，提高支架的运动平稳性。由于该行走装置通过调节单个行走轮的角速度来调节全部行走轮的转速矢量和，进而控制全部行走轮共同施加于待作业面的作用力，实现共同带动支架朝偏转方向的反向移动，由此实现纠偏，因此，该行走装置易于操纵和控制，在满足纠偏功能的基础上大大简化了与行走轮相关的机械结构和电路控制结构。

本申请所提供的行走装置可应用于管道焊接工作站。管道焊接工作站的焊接执行器在行走装置的驱动下相对于管道移动，可以对管道的不同位置实现自动焊接。行走装置带动焊接执行器移动时，行走装置通过自动纠偏避免焊接执行器等设备在管道上产生较大偏转，有利于提高焊接作业的作业精度和作业安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的行走装置在行走轮处的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的驱动轮、驱动纠偏轮相对于待作业面的安装示意图；

图3为图2的部分作用力在右视方向的位置示意图；

图4为本申请实施例所提供的行走轮的结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的焊接执行器的结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的焊接执行器在支撑轮处的结构示意图；

图7为本申请实施例所提供的支撑轮相对于待作业面的安装示意图；

图8为本申请实施例所提供的支撑轮的结构示意图。

其中，01-管道、011-上管道面、012-下管道面、1-支架、11-第一管支架、12-第二管支架、2-行走轮、201-行走轮轮体、202-行走轮支架、203-行走轮减速器、204-行走轮电机、21-驱动纠偏轮、22-驱动轮、3-焊接执行器、4-支撑轮、401-支撑轮轮体、402-支撑轮支架、41-第一支撑轮、42-第二支撑轮。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参考图1至图8，图1为本申请实施例所提供的行走装置在行走轮处的结构示意图；图2为本申请实施例所提供的驱动轮、驱动纠偏轮相对于待作业面的安装示意图；图3为图2的部分作用力在右视方向的位置示意图；图4为本申请实施例所提供的行走轮的结构示意图；图5为本申请实施例所提供的焊接执行器的结构示意图；图6为本申请实施例所提供的焊接执行器在支撑轮处的结构示意图；图7为本申请实施例所提供的支撑轮相对于待作业面的安装示意图；图8为本申请实施例所提供的支撑轮的结构示意图。其中，图2仅绘制行走轮2的行走轮轮体201，并未绘制行走轮2的其他零部件；图7仅绘制支撑轮4的支撑轮轮体401，并未绘制支撑轮4的他零部件。

请参考图1至图4，本申请提供一种行走装置，包括支架1、设于支架1的行走轮2、设于支架1的传感器以及驱动控制器。

在该行走装置中，支架1用于沿待作业面移动。支架1相对于待作业面移动时，支架1的可移动方位由相互垂直的行进方向和偏转方向组成，也就是说，支架1相对于待作业面的位移可以分解到前述行进方向和偏转方向。

上述支架1设有多个行走轮2。在全部行走轮2中，部分行走轮2的轴向相交于行进方向，部分行走轮2的轴向相交于偏转方向。

例如，若行走轮2包括第一行走轮，第一行走轮的轴向与行进方向的夹角为0，则第一行走轮的轴向平行于行进方向且垂直于偏转方向，此时，行走轮必然还包括第二行走轮，第二行走轮的轴向与行进方向的夹角大于0，因此，前述第一行走轮满足“部分行走轮2的轴向相交于偏转方向”这一特征，前述第二行走轮满足“部分行走轮2的轴向相交于行进方向”这一特征。简而言之，行走轮2需要同时具备前述第一行走轮和前述第二行走轮。

又例如，若行走轮2包括第一行走轮，第一行走轮的轴向与行进方向的夹角为大于0且小于90°的任一数值，则第一行走轮的轴向既相交于行进方向又相交于偏转方向，此时，行走轮2可以仅包括第一行走轮，第一行走轮可以同时满足“部分行走轮2的轴向相交于偏转方向”和“部分行走轮2的轴向相交于行进方向”这两个特征。简而言之，行走轮2可以仅包括前述第一行走轮，也可以包括除前述第一行走轮以外的其他轮。

当某一行走轮2的轴向相交于行进方向时，则该行走轮2贴合于待作业面滚动时产生的位移就可以分解到偏转方向，因此，前述行走轮2可以带动支架1沿偏转方向移动；当某一行走轮2的轴向相交于偏转方向时，则该行走轮2贴合于待作业面滚动时产生的位移就可以分解到行进方向，因此，前述行走轮2可以带动支架1沿行进方向移动；当某一行走轮2的轴向既与行进方向相交，又与偏转方向相交，则前述行走轮2贴合于待作业面滚动时产生的位移可以分解至行进方向和偏转方向，因此，前述行走轮2既带动支架1沿偏转方向移动，又带动支架1沿行进方向移动。

此外，在全部行走轮2中，至少两个行走轮2用于驱动支架1分别朝偏转方向的正向和反向移动。由于任意一个行走轮2可以绕其中心轴正反双向旋转，因此，若视用于驱动支架1朝偏转方向的正向移动的行走轮为正行走轮，同时视用于驱动支架1朝偏转方向的反向移动的行走轮为反行走轮，则前述正行走轮和反行走轮此二者的轴向可以平行或共线，也可以相交。

本申请所提供的行走装置同时具备上述正行走轮和反行走轮，因此，若该行走装置的支架1相对于待作业面产生沿偏转方向的正向的偏移，就可以调节前述正行走轮和反行走轮二者的转速，令正行走轮和反行走轮二者的转速矢量和朝向偏转方向的反向，则正行走轮和反行走轮将带动支架1朝偏转方向的反向移动，从而实现对前述支架1的纠偏。反之，若该行走装置的支架1相对于待作业面产生沿偏转方向的反向的偏移，就可以调节前述正行走轮和反行走轮二者的转速，令正行走轮和反行走轮二者的转速的矢量和朝向偏转方向的正向，则正行走轮和反行走轮将带动支架1朝偏转方向的正向移动，从而实现对前述支架1的纠偏。

行走轮2滚动接触待作业面，行走轮2的转速大小可反应行走轮2和待作业面之间的作用力大小，因此，调节行走轮2的转速可以看作是调节行走轮2与待作业面的相互作用力，利用多个行走轮2在偏转方向产生的作用力之和对行走装置及其支架1实现纠偏。

当然，利用上述正行走轮和反行走轮对支架1纠偏时，需要判断支架1相对于待作业面的偏转方向和偏转量，还需要分析和计算为了纠偏对正行走轮和反行走轮的转速的控制量，对此，本申请所提供的行走装置设有传感器和驱动控制器；传感器设于支架1，用于检测支架1沿偏转方向的移动状态，该移动状态用于标定支架1相对于待作业面的偏转状态；驱动控制器既与前述传感器耦接，还与任意一个行走轮2的驱动设备耦接，该驱动控制器用于根据传感器的检测数据调节一个或多个行走轮2的角速度，由此实现对支架1的纠偏。其中，单个行走轮2可包括行走轮轮体201、行走轮支架202、行走轮减速器203和行走轮电机204等零部件。

行走轮2的角速度既包括行走轮2的转向，还包括行走轮2的转速。可见，驱动控制器在调节行走轮2的角速度时，一方面根据支架1的实际纠偏需求将多个行走轮区分为正行走轮和负行走轮，另一方面通过控制前述正行走轮和负行走轮的各自转速以控制全部行走轮2在偏转方向的速度矢量和。

采用传感器检测支架1相对于待作业面的偏转状态时，传感器可以直接获取支架1和待作业面之间的偏转角，此偏转角为矢量，包括偏转方向和偏转量；传感器也可以间接获取支架1和待作业面之间的偏转角，例如，传感器通过检测支架1在移动过程中的运动参数来分析和判断支架1和待作业面之间的偏转状态。

综上，本申请所提供的行走装置利用多个以特定角度安装于支架1的行走轮2满足支架1的行走功能，前述行走轮2带动支架1相对于待作业面移动时，既可以令支架1沿行进方向移动，又可以令支架1沿偏转方向移动，因此，该行走装置可以结合传感器和驱动控制器准确调节前述行走轮2的角速度，一旦传感器检测到支架1在移动过程中相对于待作业面偏转，则驱动控制器可以调节部分或全部行走轮2的角速度，令多个行走轮2带动支架1朝其偏转方向的反向移动，直至支架1重新恢复到预设轨迹。该行走装置可以在支架1移动过程中实时纠偏，保障支架1沿待作业面的运动精度；该行走装置通过调节单个行走轮2的角速度来调节全部行走轮2的转速矢量和，进而控制全部行走轮2共同施加于待作业面的作用力，由全部行走轮2共同带动支架1朝偏转方向的反向移动，对支架1实现纠偏，因此易于操纵和控制，在满足纠偏功能的基础上大大简化了与行走轮2相关的机械结构和电路控制结构。

下面结合附图和实施方式，对本申请所提供的行走装置做更进一步的说明。

针对行走轮2在该行走装置中的具体设置方式，以下提供两种具体实施例。

在第一种具体实施例中，行走轮2包括驱动纠偏轮21，该驱动纠偏轮21的轴向与偏转方向的夹角大于0且小于90°，也就是说，该驱动纠偏轮21的轴向既与行进方向相交，又与偏转方向相交，因此，驱动纠偏轮21既可以令支架1沿预设轨迹相对于待作业面，又能够对支架1纠偏。

结合前文记载可知，全部行走轮2中至少两个行走轮2用于驱动支架1分别朝偏转方向的正向和反向移动。例如，如果支架1设有两个上述驱动纠偏轮21，则这两个驱动纠偏轮21中的其中一者作为正向轮，该正向轮可以看作是前文提及的正行走轮，用于驱动支架1朝偏转方向的正向移动，这两个驱动纠偏轮21中的另外一者作为反向轮，该反向轮可以看作是前文提及的反行走轮，用于驱动支架1朝偏转方向的反向移动。

此外，如果支架1设有三个以上驱动纠偏轮21，则该支架1可以设置一个或多个正行走轮，同时可以设置一个或多个反行走轮。

通常，一个支架1的正行走轮和反行走轮的数量相等，例如，一个支架1设有两个正行走轮，则该支架1往往设有两个反行走轮，与此同时，前述两个正行走轮和两个反行走轮在支架1上对称分布，有利于提高支架1的运动平衡性并简化对行走轮2的驱动控制。

正向轮和反向轮对称分布于支架1时，正向轮的轴向与偏转方向的夹角等于反向轮的轴向与偏转方向的夹角。若在同一坐标系标记前述多个方向，则正向轮的轴向与偏转方向的夹角处于该坐标系的其中一个象限内，反向轮的轴向与偏转方向的夹角处于该坐标系的另外一个象限内。

在第二种具体实施例中，行走轮2包括驱动轮22和纠偏轮；前述驱动轮22的轴向与偏转方向的夹角为0，换言之，驱动轮22的轴向平行于偏转方向，显然驱动轮22的轴向也就垂直于行进方向；前述纠偏轮的轴向与偏转方向的夹角为90°，换言之，纠偏轮的轴向垂直于偏转方向，显然纠偏轮的轴向也就平行于行进方向。

上述驱动轮22的轴向垂直于行进方向，因此，绕自身轴向滚动的驱动轮22可以带动支架1沿行进方向移动，而且，支架1仅受驱动轮22的作用时，支架1仅仅沿行进方向产生位移。上述纠偏轮的轴向垂直于偏转方向，因此，绕自身轴向滚动的纠偏轮可以且仅可以带动支架1沿偏转方向移动，而且，支架1仅受纠偏轮的作用时，支架1仅仅沿偏转方向产生位移。

可见，如果支架1不偏转，则与该行走装置的纠偏轮连接的驱动设备往往处于关闭状态，支架1随驱动轮22的旋转而移动，支架1随驱动轮22的静止而静止。当然，该行走装置的全部纠偏轮及其驱动设备也可以处于开启状态，此时，全部纠偏轮沿偏转方向的速度矢量和为0，因此，处于开启状态的全部纠偏轮不会带动支架1在偏转方向上移动，也就不会对支架1产生纠偏效果。如果行走装置的支架1发生偏转，则该行走装置的纠偏轮开启，纠偏轮对支架1产生纠偏效果，与此同时，驱动轮22往往处于开启状态，即驱动轮22带动支架1持续朝行进方向移动。

此外，支架1也可以既设置驱动纠偏轮21，又设置驱动轮22，可参考图1至图3所示。在图2，驱动纠偏轮21的轴向与偏转方向的夹角大于0且小于90°，因此，驱动纠偏轮21沿待作业面滚动时，驱动纠偏轮21与待作业面之间的作用力F2可以分别分解到偏转方向和行进方向，形成沿偏转方向分布的第一分力F21和沿行进方向分布的第二分力F22。显然，第一分力F21带动支架1沿偏转方向移动，第二分力F22带动支架1沿行进方向移动。在图2中，驱动轮22的轴向与偏转方向的夹角为0，因此，驱动轮22沿待作业面滚动时，二者之间的作用力F1仅沿行进方向分布，用于带动支架1沿行进方向移动。对于图2所示的驱动纠偏轮21而言，其与待作业面之间的作用力可带动支架1沿图3的逆时针方向旋转，据前可知，支架1还连接有用于带动支架1沿图3的顺时针方向旋转的另外一个驱动纠偏轮21，此驱动纠偏轮21沿偏转方向可产生分力F31。

至于本申请所采用的传感器，其可包括用于检测支架1在三轴方向的加速度的加速度传感器；其中，前述三轴方向基于行进方向和偏转方向建立，因此，前述三轴方向中的其中两条坐标轴分别对应于行进方向和偏转方向，显然三轴方向中的另外一条坐标轴则与行进方向和偏转方向均垂直。

利用上述加速度传感器可以检测支架1移动时在三轴方向的加速度，此加速度可以间接标定支架1与待作业面的偏转状态，例如由驱动控制器对加速度传感器获取的加速度进行分析、计算并据此控制全部行走轮2的角速度，由此实现纠偏。至于由前述加速度分析支架1相对于待作业面的偏转方向和偏转量的计算方式，可参考现有技术中的同类或者类似数学模型。通常，利用上述加速度传感器获取支架1相对于待作业面的偏转状态时，可以在行走装置首次安装于待作业面对行走装置人为纠偏。

至于本申请的驱动控制器，其可采用具有PID反馈调节机制的PID控制器，此PID控制器根据支架1的实时偏转状态反馈调节各个行走轮2的角速度，有利于提高纠偏精度并提高支架1在纠偏过程中的运动平稳性。

在上述实施例的基础上，本申请所采用的支架1具体可设置为管支架，此管支架用于围设管道01并沿管道01移动，可见，管道01的外表面即为上文所提供的待作业面。

对于管道01而言，管道01的轴向为该行走装置及其管支架的行进方向，以管道01的轴向为行进方向建立三轴坐标系时，三轴坐标系的另外两条坐标轴处于管道01的横截面内。

为了提高行走轮2对管支架的驱动效果，设于管支架的至少部分行走轮2用于滚动接触管道01的上管道面011。前述上管道面011指的是位于管道01的中轴面上方的外管道面，显然，位于管道的中轴面下方的外管道面可以称之为下管道面012。前述上管道面011和下管道面012对管道01的径向两侧对称分布。

当管支架装配于管道01时，该行走装置的部分或者全部行走轮2自上而下卡住管道01的上管道面011，因此，行走轮2可以依靠其自重压紧管道01，有利于提高行走轮2对管支架的驱动效果，避免行走轮2相对于管道01打滑，提高行走轮2带动管支架移动时的运动精度，当然也能够提高管支架沿预设轨迹移动的稳定性，尽可能避免管支架在移动时因外力而意外偏转。

对于管壁强度和刚度较弱的管道01而言，如果行走装置的全部行走轮2均滚动接触管道01的上管道面011，则容易因行走轮2施加于上管道面011的作用力过大而导致上管道面011变形凹陷，为此，行走装置的全部行走轮2中，部分行走轮2滚动接触管道01的上管道面011，部分行走轮2则滚动接触管道01的下管道面012。

可参考图1和图3，图1沿管道01的周向设有四组行走轮2，这四组行走轮2两两对称分布，其中两组行走轮2位于管道的中轴面的上方，用于滚动接触管道01的上管道面011，另外两组行走轮2位于管道01的中轴面的下方且紧邻前述中轴面，用于滚动接触管道01的下管道面012。

请参考图5，基于上文各个实施例所提供的行走装置，本申请还提供一种管道焊接工作站，该管道焊接工作站不仅包括前述行走装置，还包括设于前述行走装置的焊接执行器3。

针对该管道焊接工作站而言，行走装置的管支架包括同轴分布的第一管支架11和第二管支架12，此第一管支架11和第二管支架12均用于套设管道01。将管道焊接工作站装配于管道01时，第一管支架11和第二管支架12沿管道01的轴向间隔分布，由于管道01的轴向即为行走装置的行进方向，因此，第一管支架11和第二管支架12此二者中一者靠近行进方向的正方向，另外一者则靠近行进方向的反方向。其中，行进方向的正反方向取决于管道焊接工作站对管道01的作业方向，例如，当管道焊接工作站需要先后对管道沿轴向的A、B两处部位进行焊接作业时，若管道焊接工作站先到达A再达到B，则由A到B视为行进方向的正方向，反之，由B到A视为行进方向的反方向。前述该管道焊接工作站中，至少部分行走轮2设于更加靠近行走装置的反方向的第二管支架12。

如果管道01包括同轴且相邻的第一管道和第二管道，同时，该管道焊接工作站可以用于实现前述第一管道和第二管道二者的焊缝焊接作业，则管道焊接工作站的全部行走轮2均可设置于第二管支架12。这是因为，针对两个以上管道01进行焊缝焊接作业时，相邻管道01中其中一者通常视为固定管道而另外一者可视为活动管道，管道焊接工作站的行走装置装卡于固定管道并由固定管道向活动管道移动，前述固定管道在场地内的位置已经确定，前述活动管道则因尚未完成安装而在场地内可随意活动。当管道焊接工作站跨越同轴分布的固定管道和活动管道时，设于第二管道支架的行走轮2均以固定管道的表面作为待作业面，换言之，固定管道可以支撑行走轮2，此时管道焊接工作站更容易跨越固定管道和活动管道并保障固定管道和活动管道的相对位置精度。

可参考图1至8，在上述实施例的基础上，第二管支架12设有多个用于滚动接触管道01的支撑轮4；全部支撑轮4包括一个或多个用于与上管道面011滚动接触的第一支撑轮41和一个或多个用于与下管道面012滚动接触的第二支撑轮42，其中，第一支撑轮41靠近行进方向的正方向，第二支撑轮42远离行进方向的正方向。其中，单个支撑轮4可包括支撑轮轮体402和用于安装支撑轮轮体401的支撑轮支架402。

相较于设有驱动设备的行走轮2而言，支撑轮4不连接驱动设备，因此，支撑轮4发挥支撑作用，有利于保障行走装置的姿态稳定性。一方面，支撑轮4能够与行走轮2共同分担管支架和管道01之间的相互作用力，避免管道01因局部受力过大而变形，另一方面，基于第一支撑轮41和第二支撑轮42的特定相对位置关系，当管道焊接工作站跨越同轴且相邻的两个管道01时，支撑轮4可以阻止管道焊接工作站前倾，即支撑轮4可以阻止管道焊接工作站自固定管道朝活动管道倾斜，确保管道焊接工作站可以顺畅、安全地跨越同轴且相邻的固定管道和活动管道。

此外，行走轮2和支撑轮4均可视为定向轮，换言之，行走轮2和支撑轮4均绕各自的中心轴定轴旋转。

此外，为了更好的适应固定管道和活动管道的焊缝焊接作业，上述第一管支架11和第二管支架12均可设置为相对于管道01开合的环状支架；与此同时，焊接执行器3绕环状支架的中心轴转动安装于环状支架。

第一管支架11和第二管支架12均可相对于管道01开合，因此，当第二管支架12处于分散打开状态时，操作人员可以将包括第二管支架12在内的整个管道焊接工作站自上而下吊装于固定管道，这一过程中，如果第一管道支架同样处于分散打开状态，则操作人员可以将整个管道焊接工作站吊装于固定管道沿轴向的中间位置，如果第一管道支架处于闭合围拢状态，则操作人员可以将整个管道焊接工作站吊装于固定管道的轴向端部。一旦第二管支架12装配于固定管道后，操作人员驱动第二管支架12闭合围拢，令第二管支架12夹紧固定管道，同时令活动管道插入处于闭合围拢状态的第一管支架11内，随后开启行走装置，令行走装置带动焊接执行器3等设备跨越并焊接固定管道和活动管道。

上述管道焊接工作站还可以设置摄像机构，摄像机构耦接于驱动控制器，驱动控制器根据摄像机构采集的图像信息控制行走轮2沿行进方向的位移，令行走装置可以精确移动到管道01的指定位置。

综上可见，本申请所提供的管道焊接工作站及其行走装置既能够满足管道01的自动焊接作业，包括且不限于对同轴分布的相邻管道01实现焊缝焊接；还能够沿管道01移动时实现自动纠偏，避免焊接执行器3等设备在管道01上产生较大偏转，提高焊接作业的作业精度和作业安全性。

以上对本申请所提供的管道焊接工作站和行走装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种行走装置，其特征在于，包括：

用于沿待作业面移动的支架(1)；所述支架(1)在待作业面内的可移动方位由相互垂直的行进方向和偏转方向组成；

多个设于所述支架(1)的行走轮(2)；部分所述行走轮(2)的轴向相交于所述行进方向，部分所述行走轮(2)的轴向相交于所述偏转方向；至少两个所述行走轮(2)用于驱动所述支架(1)分别朝所述偏转方向的正向和反向移动；

设于所述支架(1)、用于检测所述支架(1)沿所述偏转方向的移动状态的传感器；

与所述传感器和任一所述行走轮(2)的驱动设备均耦接的驱动控制器；所述驱动控制器用于根据所述传感器调节所述行走轮(2)的角速度以实现纠偏；

所述行走轮(2)包括驱动纠偏轮(21)；所述驱动纠偏轮(21)的轴向与所述偏转方向的夹角大于0且小于90°；所述驱动纠偏轮(21)包括：

用于驱动所述支架(1)朝所述偏转方向的正向移动的正向轮；

用于驱动所述支架(1)朝所述偏转方向的反向移动的反向轮；

所述正向轮的轴向与所述偏转方向的夹角等于所述反向轮的轴向与所述偏转方向的夹角；

所述行走轮(2)具体为定向轮。

2.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于，所述行走轮(2)包括驱动轮(22)和纠偏轮；所述驱动轮(22)的轴向与所述偏转方向的夹角为0，所述纠偏轮的轴向与所述偏转方向的夹角为90°。

3.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于，所述传感器包括用于检测所述支架(1)在三轴方向的加速度的加速度传感器；所述三轴方向中的其中两轴分别对应于所述行进方向和所述偏转方向。

4.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于，所述驱动控制器为具有PID反馈调节机制的PID控制器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的行走装置，其特征在于，所述支架(1)为用于围设管道(01)的管支架；所述行进方向为管道(01)的轴向；至少部分所述行走轮(2)用于与上管道面(011)滚动接触；其中，上管道面(011)具体为位于管道(01)的中轴面上方的外管道面。

6.一种管道焊接工作站，其特征在于，包括如权利要求5所述的行走装置和设于所述行走装置的焊接执行器(3)；所述管支架包括同轴分布且用于沿管道(01)的轴向间隔设置的第一管支架(11)和第二管支架(12)；所述第一管支架(11)靠近所述行进方向的正方向，所述第二管支架(12)远离所述行进方向的正方向；至少部分所述行走轮(2)设于所述第二管支架(12)。

7.根据权利要求6所述的管道焊接工作站，其特征在于，所述第二管支架(12)设有支撑轮(4)；所述支撑轮(4)包括用于与上管道面(011)滚动接触的第一支撑轮(41)和用于与下管道面(012)滚动接触的第二支撑轮(42)；所述第一支撑轮(41)靠近所述行进方向的正方向，所述第二支撑轮(42)远离所述行进方向的正方向。

8.根据权利要求6所述的管道焊接工作站，其特征在于，所述第一管支架(11)和所述第二管支架(12)均为相对于管道(01)开合的环状支架；所述焊接执行器(3)绕所述环状支架的中心轴转动安装于所述环状支架。