CN117733443A - 一种月牙摆式山区管道自动焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种月牙摆式山区管道自动焊接装置及方法，应用于山区管道焊接技术领域，包括：本申请通过焊枪姿态调整机构调节焊枪的位置，实现焊枪的五自由度运动，从而实现月牙摆式焊接，通过月牙摆式焊接能够在焊接过程中利用电弧推力抵消因山区坡度带来的熔池重力的影响，提高焊接质量，通过传感器模块的应用可实现焊接过程的实时反馈，从而实现自动化调整功能，实现智能化焊接。

Description

一种月牙摆式山区管道自动焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及山区管道焊接技术领域，具体涉及一种月牙摆式山区管道自动焊接装置及方法。

背景技术

近年来，伴随着我国油气消费量和进口量的不断增长，油气管网的建设规模也越来越大。与此同时，我国属于多山国家，山区面积占全国土地面积的40％以上。山区复杂的地形条件给管道建设带来了极大的挑战，地势陡峭、地震频发等因素增加了管道建设的风险，对工程质量提出了更高的要求，保证新建山区管道的工程建设质量，是当前亟待解决的关键问题。

由于山区地形条件苛刻，存在坡度、现场施工环境差等问题，导致不同坡度下受熔池重力的影响，焊接质量较低，且目前山区管道焊接现有自动化程度不高，采用的自动化焊接设备多为三自由度，难以很好的解决复杂山区地形下管道的全位置焊接。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种月牙摆式山区管道自动焊接装置及方法，以解决现有技术中，由于山区地形条件苛刻，存在坡度、现场施工环境差等问题，导致不同坡度下受熔池重力的影响，焊接质量较低的问题，同时解决目前山区管道焊接现有自动化程度不高，采用的自动化焊接设备多为三自由度，难以很好的解决复杂山区地形下管道的全位置焊接的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种月牙摆式山区管道自动焊接装置，所述装置包括：

可调柔性导轨、焊接小车、焊枪姿态调整机构、焊枪、传感器模块以及控制器；

所述焊接小车安装在所述可调柔性导轨上，所述焊接小车绕着所述可调柔性导轨做环形运动，所述可调柔性导轨通过卡扣固定安装在待焊接的山区管道上；

所述焊枪姿态调整机构通过孔定位固定设置在所述焊接小车的车头处；

所述焊接小车上设置有焊枪支撑架，所述焊枪的末端通过所述焊枪支撑架连接在所述焊接小车上，所述焊枪的焊接端通过所述焊枪姿态调整机构的焊枪夹持板固定；

所述焊枪姿态调整机构用于调整所述焊枪的空间位姿；

所述传感器模块用于获取所述焊接小车的位姿信息，并将所述位姿信息发送给所述控制器；

所述控制器用于根据所述传感器模块的位姿控制所述焊枪姿态调整机构调整所述焊枪的空间运动状态，使得所述焊枪进行月牙摆式焊接，通过电弧推力抵消熔池重力的分力。

优选地，

所述传感器模块包括角度传感器以及空间位置传感器；

所述角度传感器设置在所述焊枪夹持板上，用于获取焊枪的焊接端的位姿信息，并将所述位姿信息发送给所述控制器；

所述空间位置传感器设置于所述焊接小车内部，用于获取所述焊接小车的空间位置信息，并将所述空间位置信息发送给所述控制器。

优选地，

所述焊接小车包括行走底盘和小车车体；

所述行走底盘通过锁紧机构安装在所述可调柔性导轨上，所述小车车体通过快插装置连接在行走底盘上，所述小车车体跟随行走底盘一起绕着所述可调柔性导轨做环形运动。

优选地，

所述焊枪姿态调整机构包括Z形板、L形板、焊枪夹持板、第一关节直驱电机以及第二关节直驱电机；

所述Z形板的一端固定连接在所述小车车体的前端，所述Z形板的另一端分别连接所述第一关节直驱电机以及L形板的一端；

所述L形板的另一端分别连接所述第二关节直驱电机以及焊枪夹持板；

所述第一关节直驱电机以及第二关节直驱电机分别与所述控制器电气连接；

所述第一关节直驱电机用于带动所述L形板实现一个方向的倾角调整，所述第二关节直驱电机用于带动所述焊枪夹持板实现另一个方向的倾角调整；通过所述第一关节直驱电机以及第二关节直驱电机带动所述焊枪在两个相反方向进行组合运动，从而实现所述焊枪在平面内做月牙摆式运动。

优选地，还包括：

传感器固定盒；

所述传感器固定盒设置在所述焊枪夹持板上，所述传感器固定盒内设置有角度传感器以及控制器。

优选地，

所述可调柔性导轨包括弹簧夹、卡扣和弹性轨道；

所述弹簧夹包括多个，多个弹簧夹分别通过螺母安装在弹性轨道内侧，起到固定作用；

所述卡扣固定安装在弹性轨道的一端，所述弹性轨道的另一端设置有卡槽，通过所述卡扣与卡槽的配合使得所述弹性轨道呈环形闭合状态。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种月牙摆式山区管道自动焊接方法，所述方法基于上述任意一项所述的一种月牙摆式山区管道自动焊接装置，所述方法包括：

将待焊接的山区管道的坡口对接放置在一起，对待焊的山区管道的坡口处进行焊前处理；

在待焊接的山区管道的坡口处安装可调柔性导轨，将焊接小车安装在所述可调柔性导轨上；

调整焊接小车上的焊枪姿态调整机构，将焊枪对正到焊接坡口处，通过角度传感器以及空间位置传感器记录初始位姿；

所述焊接小车绕着待焊的山区管道的坡口处在可调柔性导轨上做环形运动，通过空间位置传感器实时检测并反馈所述焊接小车的空间位置信息给控制器，通过角度传感器实时检测并反馈焊枪末端的位姿信息给控制器；

所述控制器根据空间位置传感器以及角度传感器实时采集的信息，得出焊接小车当前时刻的位姿信息，结合所述焊接小车上一时刻的位姿信息计算所述焊接小车下一时刻的位姿信息，所述控制器根据所述焊接小车下一时刻的位姿信息向焊枪姿态调整机构以及焊接小车发送控制信号；

所述焊接小车以及焊枪姿态调整机构根据控制信号实时调整焊枪的空间运动状态，使得焊枪移动到指定位置，通过电弧推力抵消熔池重力的分力，焊枪在第一直驱电机以及第二直驱电机的作用下做月牙摆焊接，直到完成坡口处的全部填充焊接及盖面焊接。

优选地，

所述待焊接的管道按周向方向划分为四个工作区域，每个工作区域设置有对应的焊接工艺参数。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请通过焊枪姿态调整机构调节焊枪的位置，实现焊枪的五自由度运动，从而实现月牙摆式焊接，通过月牙摆式焊接能够在焊接过程中利用电弧推力抵消因山区坡度带来的熔池重力的影响，提高焊接质量，通过传感器模块的应用可实现焊接过程的实时反馈，从而实现自动化调整功能，实现智能化焊接。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种月牙摆式山区管道自动焊接装置的整体结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种月牙摆式山区管道自动焊接装置的焊接小车的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种月牙摆式山区管道自动焊接装置的焊枪姿态调整机构的结构示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的焊接空间分区示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的焊接过程中传感器工作示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的焊接过程中焊枪姿态调整原理图；

图7是根据一示例性实施例示出的山区管道自动焊接设备的D-H坐标系；

图8是根据一示例性实施例示出的可视化机器人工作空间示意图；

图9是根据一示例性实施例示出的机器人工作空间三维点云图；

图10是根据一示例性实施例示出的月牙摆焊接效果图；

图11是根据一示例性实施例示出的一种月牙摆式山区管道自动焊接方法的流程示意图；

附图中：1-山区管道，2-可调柔性导轨，3-行走底盘，4-小车车体，401-焊枪支撑架，5-焊枪姿态调整机构，501-Z形板，502-第一关节直驱电机，503-L形板，504-第二关节直驱电机，505-焊枪夹持板，6-焊枪，7-角度传感器，8-空间位置传感器，9-传感器固定盒。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例一

如图1、图2以及图3所示，该装置包括：

可调柔性导轨2、焊接小车、焊枪姿态调整机构5、焊枪6、传感器模块以及控制器；

所述焊接小车安装在所述可调柔性导轨2上，所述焊接小车绕着所述可调柔性导轨2做环形运动，所述可调柔性导轨2通过卡扣固定安装在待焊接的山区管道1上；

所述焊枪姿态调整机构5通过孔定位固定设置在所述焊接小车的车头处；

所述焊接小车上设置有焊枪支撑架401，所述焊枪6的末端通过所述焊枪支撑架401连接在所述焊接小车上，所述焊枪6的焊接端通过所述焊枪姿态调整机构5的焊枪夹持板505固定；

所述焊枪姿态调整机构5用于调整所述焊枪6的空间位姿；

所述传感器模块用于获取所述焊接小车的位姿信息，并将所述位姿信息发送给所述控制器；

所述控制器用于根据所述传感器模块的位姿信息控制所述焊枪姿态调整机构5调整所述焊枪6的空间运动状态，使得所述焊枪6进行月牙摆式焊接，通过电弧推力抵消熔池重力的分力，进而保持焊接熔池的平稳性，其中，月牙摆焊接效果如附图10所示。

优选地，

所述传感器模块包括角度传感器7以及空间位置传感器8；

所述角度传感器7设置在所述焊枪夹持板505上，用于获取焊枪6的焊接端的位姿信息，并将所述位姿信息发送给所述控制器；

所述空间位置传感器8设置于所述焊接小车内部，用于获取所述焊接小车的空间位置信息，并将所述空间位置信息发送给所述控制器，焊接过程中传感器工作示意图如附图5所示。

优选地，

所述焊接小车包括行走底盘3和小车车体4；

所述行走底盘3通过锁紧机构安装在所述可调柔性导轨2上，所述小车车体4通过快插装置连接在行走底盘3上，所述小车车体4跟随行走底盘3一起绕着所述可调柔性导轨2做环形运动。

优选地，

所述焊枪姿态调整机构5包括Z形板501、L形板503、焊枪夹持板505、第一关节直驱电机502以及第二关节直驱电机504；

所述Z形板501的一端固定连接在所述小车车体4的前端，所述Z形板501的另一端分别连接所述第一关节直驱电机502以及L形板503的一端；

所述L形板503的另一端分别连接所述第二关节直驱电机504以及焊枪夹持板505；

所述第一关节直驱电机502以及第二关节直驱电机504分别与所述控制器电气连接；

所述第一关节直驱电机502用于带动所述L形板503实现一个方向的倾角调整，所述第二关节直驱电机504用于带动所述焊枪夹持板505实现另一个方向的倾角调整；通过所述第一关节直驱电机502以及第二关节直驱电机504带动所述焊枪6在两个相反方向进行组合运动，从而实现所述焊枪6在平面内做月牙摆式运动。

优选地，还包括：

传感器固定盒9；

所述传感器固定盒9设置在所述焊枪夹持板505上，所述传感器固定盒9内设置有角度传感器7以及控制器。

优选地，

所述可调柔性导轨2包括弹簧夹、卡扣和弹性轨道；

所述弹簧夹包括多个，多个弹簧夹分别通过螺母安装在弹性轨道内侧，起到固定作用；

所述卡扣固定安装在弹性轨道的一端，所述弹性轨道的另一端设置有卡槽，通过所述卡扣与卡槽的配合使得所述弹性轨道呈环形闭合状态。

实施例二

图11是根据一示例性实施例示出的一种月牙摆式山区管道自动焊接方法的流程示意图，包括：

S1，将待焊接的山区管道的坡口对接放置在一起，对待焊的山区管道的坡口处进行焊前处理；

S2，在待焊接的山区管道的坡口处安装可调柔性导轨，将焊接小车安装在所述可调柔性导轨上；

S3，调整焊接小车上的焊枪姿态调整机构，将焊枪对正到焊接坡口处，通过角度传感器以及空间位置传感器记录初始位姿；

S4，所述焊接小车绕着待焊的山区管道的坡口处在可调柔性导轨上做环形运动，通过空间位置传感器实时检测并反馈所述焊接小车的空间位置信息给控制器，通过角度传感器实时检测并反馈焊枪末端的位姿信息给控制器；

S5，所述控制器根据空间位置传感器以及角度传感器实时采集的信息，得出焊接小车当前时刻的位姿信息，结合所述焊接小车上一时刻的位姿信息计算所述焊接小车下一时刻的位姿信息，所述控制器根据所述焊接小车下一时刻的位姿信息向焊枪姿态调整机构以及焊接小车发送控制信号；

S6，所述焊接小车以及焊枪姿态调整机构根据控制信号实时调整焊枪的空间运动状态，使得焊枪移动到指定位置，通过电弧推力抵消熔池重力的分力，焊枪在第一直驱电机以及第二直驱电机的作用下做月牙摆焊接，直到完成坡口处的全部填充焊接及盖面焊接；

可以理解的是，其中，待焊接管道按周向方向划分为四个工作区域，如附图4所示，每个工作区域有所对应的焊接工艺参数；

其中，所述焊接过程中焊接小车中的空间位置传感器与焊枪调整机构上的角度传感器共同作用，实时调整焊接过程中的焊枪姿态，使得在不同工作区域都可以达到相对稳定的焊接效果；

其中，空间位置传感器水平安装在行走底盘内部，取X轴方向与管道中轴线方向平行，Y轴与Z轴所在的平面即为管道的横切圆截面上，当山区管道坡度发生变化时，空间位置传感器绕Y轴转动，输出的Y轴转动信息即为管道坡度信息；当焊接小车沿管道外壁进行全位置行走时，空间位置传感器绕X轴转动，所输出的X轴信息即为机器人空间位置。(焊接小车的空间位置信息，包括坡度及小车在管道所处位置)；

其中，角度传感器安装在焊枪上，取焊枪原始位姿无摆动，焊枪垂直于管道外径；取Y轴方向与管道中轴线方向平行，X轴与Z轴所在的平面即为管道的横切圆截面上(焊枪初始姿态信息)；

将山区管道自动焊接小车安装至管道起弧点，此时，空间位置传感器所输出的Y轴角度与角度传感器所输出的X轴信息相同，二者均等于管道坡度(不考虑月牙摆动作)，在全位置焊接过程中的某个位置上调整焊枪摆角(管道圆截面上)时，角度传感器的Y轴输出角度发生变化，而空间位置传感器的X轴角度输出保持不变，将两者角度作差即可得到所需要的焊枪摆角。

用角度α来描述焊接机器人在管道上的空间位置，由于管道两侧对称，所以把角度α分为管道两侧两个0-180°，角度β描述全位置焊接过程的焊枪倾角。Y1轴与水平线的夹角δ为空间位置传感器所输出的X轴角度，Y2与水平线的夹角θ为角度传感器所输出的Y轴角度，由几何关系可知：

α＝δ,0°≤α≤180°

β＝θ-δ＝θ-α

A、空间位置传感器所输出的X轴角度始终为焊接机器人在管道上的空间位置，而焊枪倾角的角度值β为角度传感器所输出的Y轴角度与空间位置传感器所输出的X轴角度的差值；

B、当焊枪处于某一空间位置时，此时角度传感器输出的X轴转动角度与空间位置传感器输出的Y轴转动角度同为坡度信息，此时以空间位置传感器所输出的坡度为基准进行校准，并实时获取基准参数，用来实现基准线两侧的月牙摆动；

通过两个传感器(角度传感器、空间位置传感器)的配合，A过程获取焊枪实时的姿态调整；B过程获取月牙摆中心基准线；共同作用下可完成该山区管道自动焊接装备的月牙摆焊接动作。

本实施例还对实施例一中的一种月牙摆式山区管道自动焊接装置以及实上述的一种月牙摆式山区管道自动焊接装备的焊接方法进行运动学分析，如下所示：

该分析将对机器人的运动学性能进行全面评估，以确保其能够精确控制焊接枪的位置和姿态，实现高质量的焊接效果；

建立D-H坐标系，如附图7所示，

本实施例所描述的一种月牙摆式山区管道自动焊接装备共有五个自由度，如图6所示，在焊接小车轴向调整模块正下方的山区管道轴心线A1处建立基坐标系O₀；轴向移动关节B1轴线与转动关节A1轴线平行，在两关节轴线的公垂线与B1轴线的交点处建立坐标系O₁；焊接小车的轴向移动关节B1轴与其高低移动关节B2轴相交，在两轴轴线的交点处建立坐标系O₂；焊接小车的高低移动关节B2轴与倾角调整关节A3轴异面，在两轴公垂线与A3轴线的交点处建立坐标系O₃；焊枪姿态调整关节与摆角调整关节的轴线相交，在两轴的交点处建立坐标系O₄；在山区管道焊接机器人末端焊枪处建立坐标系O₅。

根据所建立的D-H坐标系，得出月牙摆式山区管道自动焊接装备各个关节间的连杆参数与关节变量如下表所示：

表1一种月牙摆式山区管道自动焊接装备D-H参数表

表1中各参数含义如下所示：

(1)连杆长度：a_i＝以轴X_i方向看，Z_i-1与Z_i之间的夹角；

(2)连杆偏距：d_i＝以轴Z_i-1方向看，X_i-1与X_i之间的距离；

(3)关节角：θ_i＝以轴Z_i-1方向看，X_i-1与X_i之间的夹角；

(4)扭转角：α_i＝以轴X_i方向看，Z_i-1与Z_i之间的夹角；

(5)管道外径：R。

正运动学分析

根据表1中D-H参数信息，依次对各个运动关节之间的齐次变换矩阵进行求解可得：

将上述的五个旋转矩阵依次右乘，则末端焊枪的位姿矩阵可表示为：

焊枪位姿方程如下(注：s_i＝sinθ_i，c_i＝cosθ_i)：

n_x＝c₅(c₁s₄-c₄s₁)

n_y＝c₅(c₁c₄+s₁s₄)

n_z＝s₅

O_x＝-s₅(c₁s₄-c₄s₁)

O_y＝-s₅(c₁c₄+s₁s₄)

O_z＝-c₅

a_x＝-c₁c₄-s₁s₄

a_y＝c₁s₄-c₄s₁

a_z＝0

p_x＝a₁c₁-c₁d₃-d₅(c₁c₄+s₁s₄)+a₅c₅(c₁s₄-c₄s₁)

p_y＝a₁s₁-s₁d₃+d₅(c₁s₄-s₁c₄)+a₅c₅(c₁c₄+s₄s₁)

p_z＝a₃+d₂-d₄

末端焊枪的位姿由表示，将每个旋转关节的转动变量θ与移动关节的平移变量d代入上式，就可以得到相应的末端位姿方程，通过改变各个关节的变量即可得到不同的末端焊枪位姿；

工作空间求解

山区管道焊接机器人的工作空间是指末端焊枪能够进行焊接操作的三维空间范围，是判断其设计合理性与实用性的一项关键参数，根据技术设计指标，要求山区管道焊接机器人能够完成不同口径管道的焊接任务，目前，已建成与规划中在建设的山区油气管道口径主要有813mm、1016mm、1219mm、1422mm四种。

表2山区大口径油气管道焊接范围

由表2可得，直径为1422mm，壁厚为30.8mm的钢管，所需要焊接的深度与宽度范围最大，采用MATLAB机器人工具箱建立山区管道焊接机器人连杆模型，利用从数值法衍生出来的蒙特卡洛法求解山区管道全位置机器人的工作空间，仿真结果如图8所示。

山区管道焊接机器人的工作空间为管状，Z轴方向空间范围[300,390]表示末端焊枪可以焊接的最大宽度为90mm，其在X轴和Y轴上的工作空间为P＝Rmax-Rmin＝[670,750]，其中Rmax和Rmin分别为图中的管道外径和管道内径，则焊接机器人最大焊接深度为80mm，1422mm大口径油气管道所需焊接宽度最大为9.5mm，所需焊接深度为680-711mm，可见山区管道焊接机器人末端焊枪的工作空间满足实际管道焊接需求，具体的焊接空间三维点云图如图9所示。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种月牙摆式山区管道自动焊接装置，其特征在于，所述装置包括：

可调柔性导轨、焊接小车、焊枪姿态调整机构、焊枪、传感器模块以及控制器；

所述焊接小车安装在所述可调柔性导轨上，所述焊接小车绕着所述可调柔性导轨做环形运动，所述可调柔性导轨通过卡扣固定安装在待焊接的山区管道上；

所述焊枪姿态调整机构通过孔定位固定设置在所述焊接小车的车头处；

所述焊接小车上设置有焊枪支撑架，所述焊枪的末端通过所述焊枪支撑架连接在所述焊接小车上，所述焊枪的焊接端通过所述焊枪姿态调整机构的焊枪夹持板固定；

所述焊枪姿态调整机构用于调整所述焊枪的空间位姿；

所述传感器模块用于获取所述焊接小车的位姿信息，并将所述位姿信息发送给所述控制器；

所述控制器用于根据所述传感器模块的位姿控制所述焊枪姿态调整机构调整所述焊枪的空间运动状态，使得所述焊枪进行月牙摆式焊接，通过电弧推力抵消熔池重力的分力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述传感器模块包括角度传感器以及空间位置传感器；

所述角度传感器设置在所述焊枪夹持板上，用于获取焊枪的焊接端的位姿信息，并将所述位姿信息发送给所述控制器；

所述空间位置传感器设置于所述焊接小车内部，用于获取所述焊接小车的空间位置信息，并将所述空间位置信息发送给所述控制器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述焊接小车包括行走底盘和小车车体；

所述行走底盘通过锁紧机构安装在所述可调柔性导轨上，所述小车车体通过快插装置连接在行走底盘上，所述小车车体跟随行走底盘一起绕着所述可调柔性导轨做环形运动。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述焊枪姿态调整机构包括Z形板、L形板、焊枪夹持板、第一关节直驱电机以及第二关节直驱电机；

所述Z形板的一端固定连接在所述小车车体的前端，所述Z形板的另一端分别连接所述第一关节直驱电机以及L形板的一端；

所述L形板的另一端分别连接所述第二关节直驱电机以及焊枪夹持板；

所述第一关节直驱电机以及第二关节直驱电机分别与所述控制器电气连接；

所述第一关节直驱电机用于带动所述L形板实现一个方向的倾角调整，所述第二关节直驱电机用于带动所述焊枪夹持板实现另一个方向的倾角调整；通过所述第一关节直驱电机以及第二关节直驱电机带动所述焊枪在两个相反方向进行组合运动，从而实现所述焊枪在平面内做月牙摆式运动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

传感器固定盒；

所述传感器固定盒设置在所述焊枪夹持板上，所述传感器固定盒内设置有角度传感器以及控制器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述可调柔性导轨包括弹簧夹、卡扣和弹性轨道；

所述弹簧夹包括多个，多个弹簧夹分别通过螺母安装在弹性轨道内侧，起到固定作用；

所述卡扣固定安装在弹性轨道的一端，所述弹性轨道的另一端设置有卡槽，通过所述卡扣与卡槽的配合使得所述弹性轨道呈环形闭合状态。

7.一种月牙摆式山区管道自动焊接方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-6任意一项所述的一种月牙摆式山区管道自动焊接装置，所述方法包括：

将待焊接的山区管道的坡口对接放置在一起，对待焊的山区管道的坡口处进行焊前处理；

在待焊接的山区管道的坡口处安装可调柔性导轨，将焊接小车安装在所述可调柔性导轨上；

调整焊接小车上的焊枪姿态调整机构，将焊枪对正到焊接坡口处，通过角度传感器以及空间位置传感器记录初始位姿；

所述焊接小车绕着待焊的山区管道的坡口处在可调柔性导轨上做环形运动，通过空间位置传感器实时检测并反馈所述焊接小车的空间位置信息给控制器，通过角度传感器实时检测并反馈焊枪末端的位姿信息给控制器；

所述控制器根据空间位置传感器以及角度传感器实时采集的信息，得出焊接小车当前时刻的位姿信息，结合所述焊接小车上一时刻的位姿信息计算所述焊接小车下一时刻的位姿信息，所述控制器根据所述焊接小车下一时刻的位姿信息向焊枪姿态调整机构以及焊接小车发送控制信号；

所述焊接小车以及焊枪姿态调整机构根据控制信号实时调整焊枪的空间运动状态，使得焊枪移动到指定位置，通过电弧推力抵消熔池重力的分力，焊枪在第一直驱电机以及第二直驱电机的作用下做月牙摆焊接，直到完成坡口处的全部填充焊接及盖面焊接。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述待焊接的管道按周向方向划分为四个工作区域，每个工作区域设置有对应的焊接工艺参数。