一種用于大面積焊接的自動行走焊接機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種用于大面積焊接的自動行走焊接機(jī)器人，其技術(shù)方案為在需要焊接的工作面對面設(shè)立三個測距點(diǎn)，然后建立坐標(biāo)系，將待焊接的工作面與三個測距點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)分別輸入控制系統(tǒng)；同時，將需要焊接的位置三維數(shù)據(jù)信息輸入控制系統(tǒng)；機(jī)器人工作時，通過自身測距系統(tǒng)測得與三個測距點(diǎn)的距離信息，計算出自身所在坐標(biāo)位置，然后據(jù)此位置工作，完成焊接操作。本發(fā)明利用現(xiàn)代測繪技術(shù)中的測距系統(tǒng)，提出一種新式的焊接定位方法，可以在大范圍內(nèi)測得機(jī)器人的坐標(biāo)信息，在焊接大范圍的低精度工作面如門板、廠房時候，可以無須在加工區(qū)域內(nèi)設(shè)置識別點(diǎn)，并且無需對加工面的外形信息進(jìn)行識別，克服了由于無法設(shè)置識別點(diǎn)而造成的某些大范圍加工無法進(jìn)行的問題，擴(kuò)大了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，同時降低了應(yīng)用成本，對于大范圍內(nèi)的低精度焊接加工，是一個新式的實用的自動化方案。
【專利說明】一種用于大面積焊接的自動行走焊接機(jī)器人
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于大面積焊接的自動行走焊接機(jī)器人。
[0002]【背景技術(shù)】:
機(jī)器人(Robot )是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。
[0003]從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3?6個運(yùn)動自由度，其中腕部通常有1?3個運(yùn)動自由度；驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號，并進(jìn)行控制。工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制機(jī)能，又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動完成更為復(fù)雜的工作。工業(yè)機(jī)器人能替代越來越昂貴的勞動力，同時能提升工作效率和產(chǎn)品品質(zhì)。富士康機(jī)器人可以承接生產(chǎn)線精密零件的組裝任務(wù)，更可替代人工在噴涂、焊接、裝配等不良工作環(huán)境中工作，并可與數(shù)控超精密鐵床等工作母機(jī)結(jié)合模具加工生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，替代部分非技術(shù)工人。使用工業(yè)機(jī)器人可以降低廢品率和產(chǎn)品成本，提高了設(shè)備的利用率，降低了工人誤操作帶來的風(fēng)險等，其帶來的一系列效益也十分明顯，例如減少人工用量、減少設(shè)備損耗、加快技術(shù)創(chuàng)新速度、提高企業(yè)競爭力等。機(jī)器人具有執(zhí)行各種任務(wù)特別是高危任務(wù)的能力，平均故障間隔期達(dá)60000小時以上，比傳統(tǒng)的自動化工藝更加先進(jìn)。在發(fā)達(dá)國家中工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已大量使用工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線以保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)高效率。目前典型的成套裝備有大型轎車殼體沖壓自動化系統(tǒng)技術(shù)和成套裝備、大型機(jī)器人車體焊裝自動化系統(tǒng)技術(shù)和成套裝備、電子電器等機(jī)器人。
[0004]焊接機(jī)器人是從事焊接(包括切割與噴涂)的工業(yè)機(jī)器人。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)工業(yè)機(jī)器人術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動控制操作機(jī)(Manipulator),具有三個或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)器人最后一個軸的機(jī)械接口，通常是一個連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊(割)槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。
[0005]測距儀是一種航跡推算儀器，用于測量目標(biāo)距離，進(jìn)行航跡推算。測距儀的形式很多，通常是一個長形圓筒，由物鏡、目鏡、測距轉(zhuǎn)鈕組成，用來測定目標(biāo)距離。測距儀從測距基本原理，可以分為以下幾類。激光測距儀:激光測距儀是利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標(biāo)的距離。激光測距儀是目前使用最為廣泛的測距儀，激光測距儀又可以分類為手持式激光測距儀(測量距離0-300米)，望遠(yuǎn)鏡激光測距儀(測量距離500-3000米)。超聲波距儀:超聲波測距儀是根據(jù)超聲波遇到障礙物反射回來的特性進(jìn)行測量的。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即中斷停止計時。通過不斷檢測產(chǎn)生波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射超聲波和接收到回波的時間差T，然后求出距離L。超聲波測距儀，由于超聲波受周圍環(huán)境影響較大，所以一般測量距離比較短，測量精度比較低。目前使用范圍不是很廣闊，但價格比較低，一般幾百元左右。紅外測距儀:用調(diào)制的紅外光進(jìn)行精密測距的儀器，測程一般為1-5公里。利用的是紅外線傳播時的不擴(kuò)散原理:因為紅外線在穿越其它物質(zhì)時折射率很小，所以長距離的測距儀都會考慮紅外線，而紅外線的傳播是需要時間的，當(dāng)紅外線從測距儀發(fā)出碰到反射物被反射回來被測距儀接受到再根據(jù)紅外線從發(fā)出到被接受到的時間及紅外線的傳播速度就可以算出距離紅外測距的優(yōu)點(diǎn)是便宜，易制，安全，缺點(diǎn)是精度低，距離近，方向性差。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明針對大范圍的低精度焊接工作，提出一種用于大面積焊接的自動行走焊接機(jī)器人，其技術(shù)方案在需要焊接的工作面對面設(shè)立三個測距點(diǎn)，然后建立坐標(biāo)系，將待焊接的工作面與三個測距點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)分別輸入控制系統(tǒng)；同時，將需要焊接的位置三維數(shù)據(jù)信息輸入控制系統(tǒng)；機(jī)器人工作時，通過自身測距系統(tǒng)測得與三個測距點(diǎn)的距離信息，計算出自身所在坐標(biāo)位置，然后據(jù)此位置工作，完成焊接操作。
[0007]三個測距識別點(diǎn)不在同一條直線上，三個測距識別點(diǎn)與機(jī)器人工作范圍內(nèi)的任何一點(diǎn)不在同一個平面上。
[0008]機(jī)器人安裝自動行走系統(tǒng)，可以上下左右前后移動，但并不根據(jù)行走距離確定自身位置信息；行走系統(tǒng)為輪式、履帶式其中的一種或兩種。
[0009]機(jī)器人安裝測距系統(tǒng)，測距方法為激光測距、超聲測距、紅外測距、電磁波測距、微波測距中的一種或幾種。
[0010]有益效果:
本發(fā)明利用現(xiàn)代測繪技術(shù)中的測距系統(tǒng)，提出一種新式的焊接定位方法，可以在大范圍內(nèi)測得機(jī)器人的坐標(biāo)信息，在焊接大范圍的低精度工作面如門板、廠房時候，可以無須在加工區(qū)域內(nèi)設(shè)置識別點(diǎn)，并且無需對加工面的外形信息進(jìn)行識別，克服了由于無法設(shè)置識別點(diǎn)而造成的某些大范圍加工無法進(jìn)行的問題，擴(kuò)大了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，同時降低了應(yīng)用成本，對于大范圍內(nèi)的低精度焊接加工，是一個新式的實用的自動化方案。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為機(jī)器人定位和工作示意圖附圖標(biāo)記:1.測距識別點(diǎn)，2.機(jī)器人，3.待焊接物體【具體實施方式】:
為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下。
[0012]結(jié)合圖說明本
【發(fā)明內(nèi)容】
所提及的一種用于大面積焊接的自動行走焊接機(jī)器人，用于鐵皮廠房外殼焊接。
[0013]在需要焊接的墻壁對面設(shè)立三個測距點(diǎn)，然后建立坐標(biāo)系，將墻壁與三個測距點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)分別輸入控制系統(tǒng)；同時，將需要雕刻的浮雕三維數(shù)據(jù)信息輸入控制系統(tǒng)；機(jī)器人工作時，通過自身測距系統(tǒng)測得與三個測距點(diǎn)的距離信息，計算出自身所在坐標(biāo)位置，然后據(jù)此位置工作，完成浮雕的加工。
[0014]三個測距識別點(diǎn)不在同一條直線上，三個測距識別點(diǎn)與機(jī)器人工作范圍內(nèi)的任何一點(diǎn)不在同一個平面上。
[0015]機(jī)器人安裝自動行走系統(tǒng)，可以上下左右前后移動，但并不根據(jù)行走距離確定自身位置信息；行走系統(tǒng)為輪式。
[0016]機(jī)器人安裝測距系統(tǒng)，測距方法為激光測距復(fù)合超聲測距。
[0017] 申請人:聲明，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于大面積焊接的自動行走焊接機(jī)器人，其特征在于:在需要焊接的工作面對面設(shè)立三個測距點(diǎn)，然后建立坐標(biāo)系，將待焊接的工作面與三個測距點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)分別輸入控制系統(tǒng)；同時，將需要焊接的位置三維數(shù)據(jù)信息輸入控制系統(tǒng)；機(jī)器人工作時，通過自身測距系統(tǒng)測得與三個測距點(diǎn)的距離信息，計算出自身所在坐標(biāo)位置，然后據(jù)此位置工作，完成焊接操作。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的自動行走機(jī)器人，其特征在于:三個測距識別點(diǎn)不在同一條直線上，三個測距識別點(diǎn)與機(jī)器人工作范圍內(nèi)的任何一點(diǎn)不在同一個平面上。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的自動行走機(jī)器人，其特征在于:機(jī)器人安裝自動行走系統(tǒng)，可以上下左右前后移動，但并不根據(jù)行走距離確定自身位置信息；行走系統(tǒng)為輪式、履帶式其中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的自動行走機(jī)器人，其特征在于:機(jī)器人安裝測距系統(tǒng)，測距方法為激光測距、超聲測距、紅外測距、電磁波測距、微波測距中的一種或幾種。
【文檔編號】B23K37/02GK104476044SQ201410673978
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】趙婉藝, 陳志華 申請人:安徽省庫侖動力自動化科技有限公司