CN207735741U - 核电站水下焊接机器人及焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电站水下焊接机器人，包括水下机器人、水下视觉系统、焊接系统和信号传输电缆，水下机器人包括移动车体、安装于所动车体上的云平台和安装于移动车体上的机械臂；水下视觉系统包括安装于云平台上的全景摄像机和安装于机械臂上的双目摄像机，全景摄像机和双目摄像机采集水下视频并分别输出全景视频数据和两路视频数据；信号传输电缆一端接水下机器人、水下视觉系统和焊接系统，另一端接一水上控制柜，以对水下部分进行供电、输送控制命令控制器对应动作，并向水上控制柜传输视频图像，从而远程控制完成水下焊接工作，避免放射环境对人体的危害，并可实时观察水下状态，及时做出调整。本实用新型还公开了对应的焊接系统。

Description

核电站水下焊接机器人及焊接系统

技术领域

本实用新型涉及焊接和机器人领域，尤其涉及一种多功能核电站专用严重事故水下焊接机器人。

背景技术

核电作为一种安全、可靠、清洁、高效的电力能源，在世界能源日渐紧缺和环境问题日益严重的今天越来越受到各国关注。由于核安全的危害性巨大，所以对于核安全历来都是各国高度重视的领域，但还是会一些难以控制的因素，切尔诺贝利核电站核泄漏事故以及福岛核电站地震引发的次生灾害至今仍在威胁着当地的生存环境。面对核电站的安全事故，对受损处有效的修复工作必须是安全并且高效的。

故，急需一种可在事故发生后，及时对核电站事故现场进行修复的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种核电站水下焊接机器人及核电站水下自动焊接系统，可在水上控制柜的远程控制下动作，有效避免了放射环境对人体的危害，且可以将视频数据实时输送出去，通过水上控制柜的显示器观察运行状态，及时的做出调整。

为了实现上有目的，本实用新型公开了一种核电站水下焊接机器人，包括水下机器人、水下视觉系统、焊接系统和信号传输电缆，水下机器人包括移动车体、安装于所述移动车体上的云平台和安装于所述移动车体上的机械臂，所述机械臂的各关节的驱动电机分别设有电机编码器并向外输出编码器数据；水下视觉系统包括安装于所述云平台上的全景摄像机和安装于所述机械臂上的双目摄像机，所述全景摄像机采集水下视频并向外输出全景视频数据，所述双目摄像机采集两路水下视频并向外输出两路视频数据；焊接系统包括焊枪和送丝机构，所述焊枪安装于所述机械臂上，所述送丝机构安装于所述移动车体上并对所述焊枪送丝；信号传输电缆一端分别接所述全景摄像机、双目摄像机、移动车体、云平台、机械臂和送丝机构，另一端接一水上控制柜以对所述全景摄像机、双目摄像机、移动车体、云平台、机械臂和送丝机构远程供电，将所述全景视频数据、两路视频数据和编码器数据远程输送至水上控制柜，并将水上控制柜生成的控制命令远程输送至移动车体、云平台、机械臂和送丝机构，所述移动车体、云平台、机械臂和送丝机构依据所述控制命令对应动作。

与现有技术相比，本实用新型的核电站水下焊接机器人具有水下视觉系统、焊接系统和信号传输电缆，使得所述核电站水下焊接机器人可向控制方远程提供水下视觉信息，并在远程控制下在核乏燃料池中完成对池壁的焊接工作，有效避免了放射环境对人体的危害。再者，本实用新型可通过编码器数据确定机械臂各关节的姿态，本实用新型的水下视觉系统包括安装于云平台上的全景摄像机和安装于机械臂上的双目摄像机，可通过全景视频数据初步寻找焊缝的位置，找到后控制核电站水下焊接机器人临近焊缝，使用双目摄像机自动定位焊缝位置，通过水上控制柜的显示器实时显示双目视频数据和焊缝位置，观察运行状态，及时的做出调整。

较佳地，所述机械臂为多自由度机械臂，所述焊枪固定于所述多自由度机械臂之末端执行臂的末端上，所述双目摄像机固定于所述末端执行臂上。

具体地，所述多自由度机械臂为6自由度机械臂，所述6自由度机械臂包括底座、俯仰架、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第一转动电机、第二转动电机、第三转动电机、第四转动电机和第五转动电机，所述底座安装于所述移动车体上，所述俯仰架水平旋转地安装于所述底座上，所述第一关节的前端俯仰转动地安装于所述俯仰架上，所述第二关节的前端俯仰转动地安装于所述第一关节的后端，所述第三关节的前端俯仰转动地安装于所述第二关节的后端，所述第四关节的前端水平旋转地安装于所述第三关节的后端，所述第一转动电机安装于所述底座与所述俯仰架之间并带动所述俯仰架相对于所述底座水平旋转，所述第二转动电机安装于所述俯仰架和第一关节之间并带动所述第一关节相对于所述俯仰架俯仰转动，所述第三转动电机安装于所述第一关节和第二关节之间并带动所述第二关节相对于所述第一关节俯仰转动，所述第四转动电机安装于所述第二关节和第三关节之间并带动所述第三关节相对于所述第二关节俯仰转动，所述第五转动电机安装于所述第三关节和第四关节之间并带动所述第四关节相对于所述第三关节水平旋转，第四关节136为末端执行臂。

较佳地，所述云平台包括固定安装于移动车体上的底座、水平转动安装于所述底座上的转动架、沿竖直方向转动安装于所述转动架上的转动座、安装于所述底座和转动架之间并控制所述转动架相对于所述底座转动的第一电机、安装于所述转动架和转动座之间并控制所述转动座相对于所述转动架转动的第二电机。

较佳地，所述核电站水下焊接机器人还包括至少两台水下光源，所述信号传输电缆一端还接所述水下光源，另一端接远程控制柜以对所述水下光源供电并将控制命令输送至所述水下光源，所述水下光源依据所述控制命令开闭。

较佳地，所述焊接系统还包括排水罩，所述排水罩套设于所述焊枪外。该方案使得焊接系统采用局部干法焊接的方式，利用排水设备将排水罩内的水排开，使焊接过程中熔滴过渡稳定，近乎达到干法焊接的效果，比湿法焊接更稳定，较干法焊接更方便、低成本，且焊接过程中排水罩随着焊枪移动，焊缝质量较高。

为了实现上有目的，本实用新型还公开了一种核电站水下自动焊接系统，核电站水下焊接机器人和水上控制柜，所述核电站水下焊接机器人如上所述，所述水上控制柜通过所述信号传输电缆分别与所述水下机器人、水下视觉系统和焊接系统相连，对所述焊接系统供电、远程接受并显示所述全景视频数据、两路视频数据和编码器数据，接收外部输入的操作命令，将所述操作命令转换为对应的控制命令并远程输送至移动车体、云平台、机械臂和送丝机构。

与现有技术相比，本实用新型利用远程控制，水下视觉系统提供的信息，使水下机器人在核乏燃料池中完成对池壁的焊接工作，有效避免了放射环境对人体的危害，在精确的远程操控下，控制机器人完成焊接修复工作，并能实显示时数据信息传递，通过水上控制柜的显示器观察运行状态，及时的做出调整。再者，本实用新型可通过编码器数据确定机械臂各关节的姿态，本实用新型的水下视觉系统包括安装于云平台上的全景摄像机和安装于机械臂上的双目摄像机，可通过全景视频数据初步寻找焊缝的位置，找到后控制核电站水下焊接机器人临近焊缝，使用双目摄像机自动定位焊缝位置，通过水上控制柜的显示器实时显示双目视频数据和焊缝位置，观察运行状态，及时的做出调整。

其中，所述控制命令包括车体控制命令、关节控制命令、云平台控制命令、送丝控制命令、电源控制命令，所述水上控制柜依据所述车体控制命令控制所述移动车体的移动，依据所述关节控制命令控制所述机械臂上关节的移动，依据所述云平台控制命令控制所述云平台的动作以调节所述全景摄像机的拍摄区域，依据所述送丝控制命令控制所述送丝机构的送丝速度，依据所述电源控制命令控制所述弧焊电源模块的供电。

较佳地，所述机械臂为多自由度机械臂，所述焊枪固定于所述多自由度机械臂之末端执行臂的末端上，所述双目摄像机固定于所述末端执行臂上。

具体地，所述多自由度机械臂为6自由度机械臂，所述6自由度机械臂包括底座、俯仰架、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第一转动电机、第二转动电机、第三转动电机、第四转动电机和第五转动电机，所述底座安装于所述移动车体上，所述俯仰架水平旋转地安装于所述底座上，所述第一关节的前端俯仰转动地安装于所述俯仰架上，所述第二关节的前端俯仰转动地安装于所述第一关节的后端，所述第三关节的前端俯仰转动地安装于所述第二关节的后端，所述第四关节的前端水平旋转地安装于所述第三关节的后端，所述第一转动电机安装于所述底座与所述俯仰架之间并带动所述俯仰架相对于所述底座水平旋转，所述第二转动电机安装于所述俯仰架和第一关节之间并带动所述第一关节相对于所述俯仰架俯仰转动，所述第三转动电机安装于所述第一关节和第二关节之间并带动所述第二关节相对于所述第一关节俯仰转动，所述第四转动电机安装于所述第二关节和第三关节之间并带动所述第三关节相对于所述第二关节俯仰转动，所述第五转动电机安装于所述第三关节和第四关节之间并带动所述第四关节相对于所述第三关节水平旋转，第四关节136为末端执行臂。

较佳地，所述云平台包括固定安装于移动车体上的底座、水平转动安装于所述底座上的转动架、沿竖直方向转动安装于所述转动架上的转动座、安装于所述底座和转动架之间并控制所述转动架相对于所述底座转动的第一电机、安装于所述转动架和转动座之间并控制所述转动座相对于所述转动架转动的第二电机。所述水上控制柜依据所述控制命令控制所述云平台动作以调节所述全景摄像机的拍摄角度。

较佳地，所述核电站水下自动焊接系统还包括至少两台水下光源，所述信号传输电缆一端还接所述水下光源，另一端接远程控制柜以对所述水下光源供电并将控制命令输送至所述水下光源，所述水下光源依据所述控制命令开闭。

较佳地，所述弧焊电源模块包括与外部的三相交流电连接的整流滤波电路、与所述整流滤波电路电连接的高频全桥逆变电路、与所述高频全桥逆变电路电连接的功率变压电路、与所述功率变压电路电连接的整流平滑电路，所述整流平滑电路与所述焊接系统电连接以输出弧焊电源。

较佳地，所述焊接系统还包括排水罩，所述排水罩设于所述焊枪外。该方案使得焊接系统采用局部干法焊接的方式，利用排水设备将排水罩内的水排开，使焊接过程中熔滴过渡稳定，近乎达到干法焊接的效果，比湿法焊接更稳定，较干法焊接更方便、低成本，且焊接过程中排水罩随着焊枪移动，焊缝质量较高。

附图说明

图1是本实用新型所述核电站水下自动焊接系统的结构框图。

图2是本实用新型所述水上控制柜的结构框图。

图3是本实用新型所述核电站水下机器人的立体图。

图4是本实用新型所述排水罩的结构示意图。

图5是本实用新型所述排水罩的剖视图。

图6是本实用新型所述弧焊电源模块和焊接控制模块的结构框图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图1和图3，本实用新型公开了一种核电站水下自动焊接系统100，包括水下机器人10、水下视觉系统20、焊接系统30、信号传输电缆和水上控制柜 40。

参考图1和图3，水下机器人10包括移动车体11、安装于所述移动车体11 上的云平台12和安装于所述移动车体11上的机械臂13，所述机械臂13的各关节的驱动电机分别设有电机编码器并输出编码器数据。水下视觉系统20包括安装于所述云平台12上的全景摄像机21和安装于所述机械臂13上的双目摄像机 22，所述全景摄像机21采集水下视频并输出全景视频数据，所述双目摄像机22 采集两路水下视频并输出两路视频数据。

参考图1和图3，焊接系统30包括焊枪31和送丝机构32，所述焊枪31安装于所述机械臂13上，所述送丝机构32安装于所述移动车体11上并对所述焊枪31送丝。信号传输电缆一端分别接所述全景摄像机21、双目摄像机22、移动车体11、云平台12、机械臂13和送丝机构32，另一端接水上控制柜40以对所述全景摄像机21、双目摄像机22、移动车体11、云平台12、机械臂13和送丝机构32远程供电，将所述全景视频数据和两路视频数据、编码器数据远程输送至水上控制柜40，并将水上控制柜40生成的控制命令远程输送至移动车体 11、云平台12、机械臂13和送丝机构32，所述移动车体11、云平台12、机械臂13和送丝机构32依据所述控制命令对应动作。

参考图1，水上控制柜40通过所述信号传输电缆分别与所述水下机器人10、水下视觉系统20和焊接系统30相连，对所述焊接系统30供电、远程接受并显示所述全景视频数据、两路视频数据和编码器数据，接收外部输入的操作命令，将所述操作命令转换为对应的控制命令并远程输送至所述水下机器人10和焊接系统30，从而使得所述水下机器人10和焊接系统30依据所述控制命令对应动作。

其中，所述水上控制柜40依据所述两路视频数据定位并显示焊缝位置，

其中，所述控制命令包括车体控制命令、关节控制命令、云平台控制命令、送丝控制命令、电源控制命令，所述水上控制柜40依据所述车体控制命令控制所述移动车体11的移动，依据所述关节控制命令控制所述机械臂13上关节的移动，依据所述云平台控制命令控制所述云平台13的动作以调节所述全景摄像机的拍摄区域，依据所述送丝控制命令控制所述送丝机构32的送丝速度，依据所述电源控制命令对所述焊接系统30供电。

其中，核电站水下自动焊接系统100包括信号传输电缆，信号传输电缆连通核电站水下自动焊接系统100的水下部分和水上部分，该信号传输电缆包括视觉传输电缆、运动控制传输电缆、焊接电缆，所述视觉传输电缆的一端分别接所述全景摄像机21和双目摄像机22，另一端接一水上控制柜40以对所述全景摄像机21和双目摄像机22供电并将所述全景视频数据和两路视频数据远程输送至水上控制柜40；所述运动控制传输电缆一端接所述移动车体11、云平台 12和机械臂13，另一端接水上控制柜40，将所述机械臂13各关节的编码器数据远程输送至所述水上控制柜40，对所述移动车体11、云平台12和机械臂13 的驱动机构供电并将水上控制柜40生成的控制命令远程输送至所述移动车体 11、云平台12和机械臂13；所述焊接电缆一端接所述送丝机构32，另一端接水上控制柜40，将所述水上控制柜40生成的控制命令和焊接电源远程输送至所述送丝机构32，所述移动车体11、云平台12、机械臂13和送丝机构32依据所述控制命令对应动作。

具体地，所述水上控制柜40通过浮力双目电缆连接所述双目摄像机22以对所述双目摄像机22供电并远程输送双目视频图像，通过浮力全景电缆电连接所述全景摄像机21以对所述全景摄像机21供电并远程输送双目视频图像，通过CAN总线连接移动车体11的倾角传感器、移动车体11的编码器、云平台12 转动处的电机编码器、机械臂13各关节电机的电机编码器，以获得所述移动车体11的倾角数据、移动车体11的编码器数据、云平台12的编码器数据、机械臂13各关节的编码器数据，通过移动车体11的倾角数据、移动车体11的编码器数据可分别计算移动车体11的位置、姿态，通过云平台12的编码器数据计算云平台12上全景摄像机21的水平竖直角度，通过机械臂13各关节的编码器数据计算各关节的角度和姿态。水上控制柜40通过浮力焊接电缆连接水下的焊接系统30，浮力焊接电缆包括600A的两芯电力线(传输焊接电源)，一送丝机电缆两芯线(传输控制送丝机构的控制命令)。其中，移动车体11内还设置有电池(图中未示)，以对移动车体11内的驱动电机(图中未示)供电。

其中，水下机器人10上设置有一控制系统，该控制系统通过运动控制传输电缆连接水上控制柜40，该控制系统可识别转换对应的驱动电源和控制命令并对应输送至移动车体11、云平台12、机械臂13上。

参考图2，所述水上控制柜40包括输入模块41、数据采集模块42、弧焊电源模块46、显示模块43、处理模块47、运动控制模块44和焊接控制模块45，输入模块41输入外部的控制命令；数据采集模块42所述全景摄像机21采集的全景视频数据和双目摄像机22采集的两路视频数据；处理模块43接受所述数据采集模块42输入的全景视频数据、两路视频数据和编码器数据，依据所述两路视频数据定位焊缝位置，控制所述显示模块43显示所述全景视频数据和两路视频数据，依据所述编码器数据计算所述机械臂13各个关节的角度数据以生成并显示所述机械臂13的姿态信号，将所述控制命令转换并分别输送至运动控制模块44和焊接控制模块45；运动控制模块44依据对应的控制命令控制所述水下机器人10动作；焊接控制模块45依据对应的控制命令控制弧焊电源46模块输出对应的弧焊电源，依据对应的控制命令控制送丝机构32以对应的速度送丝；弧焊电源模块46输出弧焊电源以对所述焊接系统30供电。

参考图3，所述云平台12包括固定安装于移动车体11上的底座121、水平转动安装于所述底座121上的转动架122、沿竖直方向转动安装于所述转动架122上的转动座123、安装于所述底座121和转动架122之间并控制所述转动架 122相对于所述底座121转动的第一电机(图中未示)、安装于所述转动架122 和转动座123之间并控制所述转动座123相对于所述转动架122转动的第二电机(图中未示)。所述水上控制柜40依据所述控制命令控制所述云平台12的第一电机和第二电机动作以调节所述全景摄像机21的水平拍摄角度和垂直拍摄角度。

其中，所述核电站水下自动焊接系统100还包括至少两台水下光源，所述信号传输电缆还包括光源传输线缆，所述光源传输线缆一端接所述水下光源，另一端接远程控制柜40以对所述水下光源供电并将控制命令输送至所述水下光源，所述水下光源依据所述控制命令开闭。

参考图3，所述机械臂13为6自由度机械臂，所述6自由度机械臂包括底座131、俯仰架132、第一关节133、第二关节134、第三关节135、第四关节 136、第一转动电机、第二转动电机137、第三转动电机138、第四转动电机139 和第五转动电机140，所述底座131安装于所述移动车体11上，所述俯仰架132 水平旋转地安装于所述底座131上，所述第一关节133的前端俯仰转动地安装于所述俯仰架132上，所述第二关节134的前端俯仰转动地安装于所述第一关节133的后端，所述第三关节135的前端俯仰转动地安装于所述第二关节134 的后端，所述第四关节136的前端水平旋转地安装于所述第三关节135的后端，所述第一转动电机安装于所述底座131与所述俯仰架132之间并带动所述俯仰架132相对于所述底座131水平旋转(图中未示)，所述第二转动电机137安装于所述俯仰架132和第一关节133之间并带动所述第一关节133相对于所述俯仰架132俯仰转动，所述第三转动电机138安装于所述第一关节133和第二关节134之间并带动所述第二关节134相对于所述第一关节133俯仰转动，所述第四转动电机136安装于所述第二关节134和第三关节135之间并带动所述第三关节135相对于所述第二关节134俯仰转动，所述第五转动电机140安装于所述第三关节135和第四关节136之间并带动所述第四关节136相对于所述第三关节135水平旋转。其中，第四关节136为末端执行臂，焊枪31固定于第四关节136的末端上，所述双目摄像机22固定于所述末端执行臂136的中间。当然，所述机械臂13也可以为其他多自由度机械臂，并不限制在六自由度。

其中，所述机械臂13的各个关节(底座131、俯仰架132、第一关节133、第二关节134、第三关节135和第四关节136)设有关节编码器以输出编码器数据，所述水上控制柜40依据所述两路视频数据实时计算所述焊缝基于所述双目摄像机22的位置坐标，依据所述编码器数据将基于所述双目摄像机22的位置坐标转换为基于所述焊枪31的位置坐标以获得所述焊缝位置信息，从而定位所述焊缝位置，并实时显示所述焊缝位置信息。

其中，所述水上控制柜40定位焊缝位置的方法包括：依据所述两路视频数据自动识别焊缝，并生成对应的焊接特征点，依据所述焊缝特征点生成对应的焊缝轨迹。所述水上控制柜40在定位焊缝位置之后还依据所述焊缝轨迹生成对应的运动控制命令，依据所述运动控制命令控制所述水下机器人10和焊接系统 30动作，以使所述机械臂13沿着所述焊缝移动的同时控制所述焊接系统进行焊接动作。

其中，本实用新型进行核电站水下自动焊接的方法，使具体包括：(1)水上控制柜40依据外部输入的云平台控制命令控制所述云平台12动作，使用全景摄像机21采集全景视频数据，显示所述全景视频数据；(2)水上控制柜40 依据外部的车体控制命令控制移动车体11移动至所述焊缝的预设位置；(3)使用所述双目摄像机采集所述两路视频数据，水上控制柜40依据所述两路视频数据定位并显示焊缝位置；(4)水上控制柜40依据外部的关节控制命令控制所述机械臂12的各关节动作以使所述焊枪31移动至所述焊缝处；并在所述焊枪移动至所述焊缝处时依据外部的焊接控制命令控制所述焊接系统30进行焊接作业。

当然，所述步骤(4)也可以为：水上控制柜40依据所述焊缝位置自动生成对应的关节控制命令所述机械臂12的各关节动作以使所述焊枪移动至所述焊缝处，在所述焊枪移动至所述焊缝处时生成对应的焊接控制命令控制所述焊接系统30自动进行焊接作业。具体地，所述步骤(3)和步骤(4)之间还包括：依据机械臂13各关节的编码器数据计算并显示所述机械臂13各关节的角度和位姿，依据所述焊缝位置计算焊缝各点对应的机械臂46各关节的位姿以生成位姿矩阵；使用运动学反变换法依据所述位姿矩阵计算所述各关节的角度序列，显示所述各关节的角度序列。所述步骤(4)中：水上控制柜40依据所述角度序列自动生成对应的关节控制命令以控制所述机械臂13各关节动作，从而使所述焊枪31移动至所述焊缝处。

较佳者，所述步骤(3)中依据所述两路视频数据定位并显示焊缝位置具体包括：水上控制柜40依据外部的关节控制命令控制所述机械臂13动作以使所述双目摄像机22沿所述焊缝的预设范围移动以获取焊缝的两路视频数据，依据所述双路视频数据识别焊缝并生成对应的焊接特征点，依据所述焊缝特征点生成对应的焊缝轨迹，从而定位焊缝位置。

较佳者，参考图3和图4，所述焊接系统30还包括排水罩33，所述排水罩 33套设于所述焊枪31外。

参考图4和图5，所述排水罩33包括从内到外依次设置的内气罩331、外气罩332和挡水套333。所述内气罩331内部形成用于设置焊枪31的安装孔335。外气罩332与内气罩331之间形成呈收敛形的气腔；所述气腔的顶部盖设有密封盖336；所述外气罩332连接有进气管334。进气管334的管腔与气腔连通，以实现压缩气体输入。挡水套333与外气罩332连接形成排腔；所述安装孔335 的下部和气腔的下部分别与排腔连通。其中，该排水罩33为水下局部干法焊接开发的专用水下排水罩，通入排水罩33的气体分为两支，一路从上部(安装孔)通入的电弧保护气以及从排水罩侧向四个进气管334通入的四路排水气。电弧保护气体的压力大小经过大量的工艺实验测得：在相同的焊接速度下，焊接水深设定为20cm时，0.2MPa是比较合适的压力值。四路排水气体通入排水罩33 内部的方向与侧边相切，在排水罩33的内部汇合以后形成旋转的气帘。同时由于排水罩33外侧空腔自上而下的面积是逐渐减少的，加上气体的扩张作用，在排水气体流出排水罩33时，气体呈加速状态的，并且紧贴空腔的外侧。排水气体形成的旋转气帘的挺度较高，连续性较好，结合外侧耐高温保护套对水压的阻碍作用，能够很好地在内部形成一个稳定的气相区，保障电弧的稳定燃烧。其中，所述挡水套333为耐高温保护套。

参考图6，所述弧焊电源模块46包括与外部的三相交流电连接的整流滤波电路461、与所述整流滤波电路461电连接的高频全桥逆变电路462、与所述高频全桥逆变电路462电连接的功率变压电路463、与所述功率变压电路463电连接的整流平滑电路464，所述整流平滑电路464与所述焊接系统30电连接以输出弧焊电源。整流滤波电路461将三相交流电转换为第一直流电，高频全桥逆变电路462将第一直流电转换为第一交流电，功率变压电路463将第一交流电转换为第二交流电，整流平滑电路464将第二交流电转换为直流的弧焊电源输出。

继续参考图6，所述焊接控制模块45与所述整流平滑电路464的输出端连接并检测所述弧焊电源的电流信号和电压信号，依据所述电流信号和电压信号反馈控制所述高频全桥逆变电路462工作，所述焊接控制模块45与所述送丝机构32的驱动电机321连接并依据所述焊接控制命令控制所述驱动电机321的转速。

其中，所述焊接控制模块45分别包括控制系统、网压检测、电压保护、温度检测、温度保护、过流检测、过流保护、高频驱动、脉宽调制、电流检测、电压检测、水下故障检测、驱动电路这些电路单元，控制系统为 STM32F405RGT6ARM控制系统，其分别接网压检测、电压保护、温度检测、温度保护、过流检测、过流保护、高频驱动、脉宽调制、电流检测、电压检测、水下故障检测和驱动电路，电流检测、电压检测分别接整流平滑电路464的输出端以分别检测所述弧焊电源的电流和电压。网压检测接整流滤波电路461的输入端以检测三相交流电是否异常，电压保护在三相交流电过压时控制控制系统动作，控制系统对应控制高频全桥逆变电路462停止工作。温度检测接高频全桥逆变电路462并在高频全桥逆变电路462温度超出预设值时输出过温信号，过热保护接温度检测以依据过温信号控制控制控制系统动作，控制系统对应控制高频全桥逆变电路462停止工作。过流检测接高频全桥逆变电路462并在高频全桥逆变电路462回路中的电信号过流时输出过流信号，过流保护接过流检测以依据过流信号控制控制控制系统动作，控制系统对应控制高频全桥逆变电路462停止工作。控制系统对脉宽调制输出对应的信号以控制脉宽调制输出的 PWM信号，高频驱动接脉宽调制以依据PWM信号输出对应的驱动信号以驱动高频全桥逆变电路462工作。水下焊接故障检测检测水下焊接故障，例如送丝机构故障、焊枪故障等等，并在故障发生时将驱动电路输出故障信号，驱动电路将该故障信号同时输送至控制系统和驱动电机，控制驱动电机停止动作，控制系统依据故障信号控制高频全桥逆变电路462停止工作。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种核电站水下焊接机器人，其特征在于：包括：

水下机器人，包括移动车体、安装于所述移动车体上的云平台和安装于所述移动车体上的机械臂，所述机械臂的各关节的驱动电机分别设有电机编码器并向外输出编码器数据；

水下视觉系统，包括安装于所述云平台上的全景摄像机和安装于所述机械臂上的双目摄像机，所述全景摄像机采集水下视频并向外输出全景视频数据，所述双目摄像机采集两路水下视频并向外输出两路视频数据；

焊接系统，包括焊枪和送丝机构，所述焊枪安装于所述机械臂上，所述送丝机构安装于所述移动车体上并对所述焊枪送丝；

信号传输电缆，一端分别接所述全景摄像机、双目摄像机、移动车体、云平台、机械臂和送丝机构，另一端接一水上控制柜以对所述全景摄像机、双目摄像机、移动车体、云平台、机械臂和送丝机构远程供电，将所述全景视频数据、两路视频数据和编码器数据远程输送至水上控制柜，并将水上控制柜生成的控制命令远程输送至移动车体、云平台、机械臂和送丝机构，所述移动车体、云平台、机械臂和送丝机构依据所述控制命令对应动作。

2.如权利要求1所述的核电站水下焊接机器人，其特征在于：所述机械臂为多自由度机械臂，所述焊枪固定于所述多自由度机械臂之末端执行臂的末端上，所述双目摄像机固定于所述末端执行臂上。

3.如权利要求2所述的核电站水下焊接机器人，其特征在于：所述多自由度机械臂为6自由度机械臂，所述6自由度机械臂包括底座、俯仰架、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第一转动电机、第二转动电机、第三转动电机、第四转动电机和第五转动电机，所述底座安装于所述移动车体上，所述俯仰架水平旋转地安装于所述底座上，所述第一关节的前端俯仰转动地安装于所述俯仰架上，所述第二关节的前端俯仰转动地安装于所述第一关节的后端，所述第三关节的前端俯仰转动地安装于所述第二关节的后端，所述第四关节的前端水平旋转地安装于所述第三关节的后端，所述第一转动电机安装于所述底座与所述俯仰架之间并带动所述俯仰架相对于所述底座水平旋转，所述第二转动电机安装于所述俯仰架和第一关节之间并带动所述第一关节相对于所述俯仰架俯仰转动，所述第三转动电机安装于所述第一关节和第二关节之间并带动所述第二关节相对于所述第一关节俯仰转动，所述第四转动电机安装于所述第二关节和第三关节之间并带动所述第三关节相对于所述第二关节俯仰转动，所述第五转动电机安装于所述第三关节和第四关节之间并带动所述第四关节相对于所述第三关节水平旋转，第四关节为末端执行臂。

4.如权利要求1所述的核电站水下焊接机器人，其特征在于：所述云平台包括固定安装于移动车体上的底座、水平转动安装于所述底座上的转动架、沿竖直方向转动安装于所述转动架上的转动座、安装于所述底座和转动架之间并控制所述转动架相对于所述底座转动的第一电机、安装于所述转动架和转动座之间并控制所述转动座相对于所述转动架转动的第二电机。

5.如权利要求1所述的核电站水下焊接机器人，其特征在于：还包括至少两台水下光源，所述信号传输电缆一端还接所述水下光源，另一端接远程控制柜以对所述水下光源供电并将控制命令输送至所述水下光源，所述水下光源依据所述控制命令开闭。

6.如权利要求1所述的核电站水下焊接机器人，其特征在于：所述焊接系统还包括排水罩，所述排水罩套设于所述焊枪外。

7.一种核电站水下自动焊接系统，其特征在于：包括核电站水下焊接机器人和水上控制柜，所述核电站水下焊接机器人如权利要求1-6中任一项所述，所述水上控制柜通过所述信号传输电缆分别与所述水下机器人、水下视觉系统和焊接系统相连，对所述焊接系统供电、远程接受并显示所述全景视频数据、两路视频数据和编码器数据，接收外部输入的操作命令，将所述操作命令转换为对应的控制命令并远程输送至移动车体、云平台、机械臂和送丝机构。

8.如权利要求7所述的核电站水下自动焊接系统，其特征在于：所述水上控制柜还依据所述两路视频数据定位并显示焊缝位置。

9.如权利要求7所述的核电站水下自动焊接系统，其特征在于：所述水上控制柜包括弧焊电源模块，所述弧焊电源模块输出弧焊电源以对所述焊接系统供电，所述弧焊电源模块包括与外部的三相交流电连接的整流滤波电路、与所述整流滤波电路电连接的高频全桥逆变电路、与所述高频全桥逆变电路电连接的功率变压电路、与所述功率变压电路电连接的整流平滑电路，所述整流平滑电路与所述焊接系统电连接以输出弧焊电源。