磁轮结构、爬壁机器人及其磁力调节方法、行进纠偏方法与流程

1.本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种磁轮结构、爬壁机器人及其磁力调节方法、行进纠偏方法。


背景技术：

2.焊接作业是大型钢结构件的一种重要加工方式，而焊接作业过后的焊接应力的消除作业，当前主要还是以人工方式进行热处理为主，其不仅需要较多的准备工作，还伴随着一定的作业风险，且作业效率较低，作业质量的一致性难以保证。磁吸附爬壁机器人的出现在一定程度上提高了该类作业的自动化程度，但是目前市场上的机器人多数只能通过其磁轮走固定的轨迹或者沿着轨道行走，且其磁轮不能根据实际的作业钢板的厚度及机器人负载大小调节磁吸附力的大小，容易出现磁力不足或者过剩的情况，不利于机器人在作业钢板上稳定且灵活地吸附行进。


技术实现要素：

3.本发明解决的问题是：如何提供一种磁吸附力大小适于调整的磁轮结构。
4.为解决上述问题，本发明提供一种磁轮结构，包括永磁体、位置调整结构以及呈圆筒状的磁轮外壳，所述位置调整结构设置在所述磁轮外壳内，多个所述永磁体沿所述磁轮外壳周向间隔设置，所述位置调整结构适于连接所述永磁体并调节所述永磁体到所述磁轮外壳轴线的垂直距离。
5.可选地，所述磁轮结构还包括与所述磁轮外壳同轴设置的外轮，所述外轮套设在所述磁轮外壳上。
6.可选地，所述位置调整结构包括第一驱动结构和传动机构，所述传动结构连接所述第一驱动结构与所述永磁体，且所述第一驱动结构适于通过所述传动结构驱动所述永磁体相对所述磁轮外壳的轴线移动。
7.可选地，所述传动结构包括连接索以及与所述磁轮外壳同轴设置并转动连接的卷筒，所述连接索连接所述卷筒与所述永磁体，所述第一驱动结构适于驱动所述卷筒转动。
8.可选地，所述传动结构包括螺杆，所述永磁体与所述螺杆螺纹连接；所述第一驱动结构适于驱动所述螺杆绕所述螺杆的轴线转动。
9.为解决上述问题，本发明还提供一种焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人，包括如上所述的磁轮结构以及机架与第二驱动结构，所述磁轮结构通过所述第二驱动结构设置在所述机架上，且所述第二驱动结构适于驱动所述磁轮结构转动。
10.可选地，所述焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人还包括沿所述机架的移动方向间隔设置在所述机架上的焊缝跟踪机构和热处理机构，且所述热处理机构与所述机架滑动连接；所述热处理机构适于沿垂直于所述机架移动方向的方向往复滑动。
11.可选地，所述焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人还包括沿垂直于所述机架移动方向的方向设置在所述机架上的滑台，所述热处理机构与所述机架通过所述滑台滑动连接。
12.为解决上述问题，本发明还提供一种焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的磁力调节方法，采用如上所述的焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人，所述焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人还包括适于设置在磁轮结构的磁轮外壳上的磁吸附力大小检测结构，所述磁力调节方法包括：
13.获取所述磁轮结构的磁吸附力预设值，通过所述磁吸附力大小检测结构获取所述磁轮结构的磁吸附力实际值；
14.对比所述磁吸附力预设值与所述磁吸附力实际值；
15.当所述磁吸附力预设值大于所述磁吸附力实际值时，通过所述磁轮结构的位置调整结构增大所述磁轮结构的永磁体到所述磁轮外壳轴线的垂直距离；当所述磁吸附力预设值小于所述磁吸附力实际值时，通过所述位置调整结构减小所述永磁体到所述磁轮外壳轴线的垂直距离。
16.为解决上述问题，本发明还提供一种焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的焊缝跟踪行进纠偏方法，采用如上所述的焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人，所述焊缝跟踪行进纠偏方法包括：
17.获取焊缝位置图像信息；
18.对比所述焊缝位置图像信息中焊缝位置与图像中心线位置；
19.当所述图像中心线位置相对所述焊缝位置向左偏离时，控制所述焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人向右行进；当所述图像中心线位置相对所述焊缝位置向右偏离时，控制所述焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人向左行进。
20.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：磁轮结构适于作为焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的车轮或设置在焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的车轮上，以保证焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人在作业钢板等作业介质上能够稳定且灵活地吸附行进。多个永磁体沿磁轮外壳周向间隔设置，且优选所有永磁体到磁轮外壳轴线的垂直距离相等，以保证磁轮结构在无需调整对作业介质的磁吸附力大小时，焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的车轮转动不会改变磁轮结构对作业介质的磁吸附力大小，从而保证磁轮结构及焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人在作业介质上吸附行进的稳定性。位置调整结构设置在磁轮外壳的内部，一方面，用于连接磁轮外壳与永磁体，提升磁轮结构整体结构的稳定性；另一方面，用于调节所有永磁体到磁轮外壳轴线的垂直距离，以调节永磁体到作业介质的垂直距离，从而调节磁轮结构对作业介质的磁吸附力大小，如此，使得磁轮结构对作业介质的磁吸附力大小适于调整，从而便于磁轮结构根据负载大小以及作业介质的变化调整对作业介质的磁吸附力至合适，保证了磁轮结构能够在作业介质上稳定且灵活地吸附行进，提升了磁轮结构的适用范围。
附图说明
21.图1为本发明实施例中磁轮结构的结构示意图；
22.图2为本发明实施例中磁轮结构另一视角的结构示意图；
23.图3为本发明实施例中焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的结构示意图；
24.图4为本发明实施例中焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的磁力调节方法的流程图；
25.图5为本发明实施例中焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的焊缝跟踪行进纠偏方法的流程图。
26.附图标记说明：
[0027]1‑
永磁体；2
‑
位置调整结构，21
‑
第一驱动结构，22
‑
传动机构，221
‑
连接索，222
‑
卷筒；3
‑
磁轮外壳，31
‑
支撑环，32
‑
导向管；4
‑
外轮；5
‑
机架；6
‑
焊缝跟踪机构；7
‑
热处理机构，71
‑
点火结构，72
‑
加热结构；8
‑
滑台。
具体实施方式
[0028]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0029]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0030]
结合图1
‑
图3所示，本发明实施例提供一种磁轮结构，包括永磁体1、位置调整结构2以及呈圆筒状的磁轮外壳3，位置调整结构2设置在磁轮外壳3内，多个永磁体1沿磁轮外壳3周向间隔设置，位置调整结构2适于连接永磁体1并调节永磁体1到磁轮外壳3轴线的垂直距离。
[0031]
本实施例中，磁轮结构适于作为焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的车轮或设置在焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的车轮上，以保证焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人在作业钢板等作业介质上能够稳定且灵活地吸附行进。具体地，磁轮结构的磁轮外壳3呈两端封闭、一端开口或两端开口的圆筒状结构，磁轮外壳3可以是作为焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的车轮的轮毂，也可以是与焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的车轮的轮毂同轴设置(即磁轮外壳3设置在焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的车轮上)；多个永磁体1沿磁轮外壳3周向间隔设置，且优选所有永磁体1到磁轮外壳3轴线的垂直距离相等，以保证磁轮结构在无需调整对作业介质的磁吸附力大小时，焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的车轮转动不会改变磁轮结构对作业介质的磁吸附力大小，从而保证磁轮结构及焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人在作业介质上吸附行进的稳定性。位置调整结构2设置在磁轮外壳3的内部，一方面，用于连接磁轮外壳3与永磁体1，提升磁轮结构整体结构的稳定性；另一方面，用于调节所有永磁体1到磁轮外壳3轴线的垂直距离，以调节永磁体1到作业介质的垂直距离，从而调节磁轮结构对作业介质的磁吸附力大小，如此，使得磁轮结构对作业介质的磁吸附力大小适于调整，从而便于磁轮结构根据负载大小以及作业介质的变化(例如作业介质厚度、材质的变化)调整对作业介质的磁吸附力至合适，保证了磁轮结构能够在作业介质上稳定且灵活地吸附行进，提升了磁轮结构的适用范围。
[0032]
可选地，结合图3所示，磁轮结构还包括与磁轮外壳3同轴设置的外轮4，外轮4套设在磁轮外壳3上。
[0033]
本实施例中，磁轮结构的外轮4套设在磁轮外壳3上，磁轮外壳3通过外轮4接触作业介质，一方面，通过设置外轮4以对磁轮外壳3、永磁体1起到保护作用，避免磁轮外壳3和永磁体1磨损消耗；另一方面，外轮4可采用橡胶等弹性体材质，以衰减焊缝自动跟踪热处理
爬壁机器人在作业介质行进产生的振动，对焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人各部件起到一定保护作用。
[0034]
可选地，结合图1、图2所示，位置调整结构2包括第一驱动结构21和传动机构22，传动结构连接第一驱动结构21与永磁体1，且第一驱动结构21适于通过传动结构驱动永磁体1相对磁轮外壳3的轴线移动。
[0035]
本实施例中，传动机构22设有多个，每个传动机构22用于连接第一驱动结构21与一个永磁体1，以便于第一驱动结构21通过驱动传动机构22来驱动永磁体1朝向或背离磁轮外壳3轴线移动，即便于第一驱动结构21通过驱动传动机构22来驱动永磁体1沿磁轮外壳3径向移动。
[0036]
可选地，结合图1、图2所示，传动结构包括连接索221以及与磁轮外壳3同轴设置并转动连接的卷筒222，连接索221连接卷筒222与永磁体1，第一驱动结构21适于驱动卷筒222转动。
[0037]
本实施例中，卷筒222设置在磁轮外壳3内并与磁轮外壳3同轴设置、转动连接，第一驱动结构21(例如电机)适于驱动卷筒222相对磁轮外壳3转动。连接索221设有多条，每条连接索221的两端分别连接卷筒222与一个永磁体1。如此，当第一驱动结构21驱动卷筒222收卷时，永磁体1在连接索221的作用下朝向磁轮外壳3轴线移动，磁轮结构对作业介质的磁吸附力减小；当第一驱动结构21驱动卷筒222放卷时，永磁体1在其与作业介质或与磁轮外壳3侧壁(磁轮外壳3的侧壁优选采用适于被磁铁吸附的材料)之间的磁力作用下背离磁轮外壳3轴线移动，磁轮结构对作业介质的磁吸附力增大。
[0038]
可选地，结合图1、图2所示，基于传动结构采用卷筒222和连接索221，磁轮外壳3上设有支撑环31和导向管32，支撑环31凸设在磁轮外壳3内部并与磁轮外壳3同轴设置，导向管32设置在永磁体1朝向磁轮外壳3轴线的一端并呈管状；磁轮外壳3侧壁上设有沿磁轮外壳3周向间隔设置并贯穿磁轮外壳3侧壁的第一导向孔，永磁体1适于与第一导向孔间隙配合；支撑环31上设有与磁轮外壳3侧壁上第一导向孔一一对应的第二导向孔(第一导向孔和第二导向孔沿磁轮外壳3径向同轴设置)，导向管32远离永磁体1的一端与第二导向孔滑动连接；连接索221远离卷筒222的一端与导向管32连接或贯穿导向管32以与永磁体1连接。如此，通过设置支撑环31和导向管32，以保证永磁体1在连接索221的作用下仅适于沿磁轮外壳3径向移动，避免了相邻永磁体1之间相互干涉的情况发生，提升了磁轮结构作业的稳定性及可靠性。而且，第一驱动结构21适于设置在支撑环31上，避免第一驱动结构21干涉导向管32或连接索221。
[0039]
可选地，传动结构包括螺杆，永磁体1与螺杆螺纹连接；第一驱动结构21适于驱动螺杆绕螺杆的轴线转动。
[0040]
本实施例中，螺杆设有多个，且多个螺杆均沿磁轮外壳3径向设置并与多个永磁体1一一对应；每个螺杆的两端分别连接第一驱动结构21与一个永磁体1，其中，第一驱动结构21适于驱动螺杆绕螺杆自身轴线转动(例如第一驱动结构21为电机，其通过齿轮驱动螺杆转动)，永磁体1与螺杆螺纹连接，以使得永磁体1适于随螺杆转动而沿螺杆朝向或背离磁轮外壳3轴线移动。
[0041]
本发明另一实施例提供一种焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人，包括上述的磁轮结构以及机架5与第二驱动结构，磁轮结构通过第二驱动结构设置在机架5上，且第二驱动结
构适于驱动磁轮结构转动。
[0042]
本实施例中，焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的磁轮结构通过第二驱动结构设置在机架5上，第二驱动结构适于驱动磁轮结构转动。且焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人设有至少两个磁轮结构，以保证焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人在作业介质上吸附行进的稳定性。而且，第二驱动结构设有一个或多个，也就是说，多个磁轮结构可以是均为主动轮；又可以是部分为主动轮，部分为从动轮。在一些实施例中，磁轮结构设有四个，分别设置在机架5的四角处。如此，焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人通过设置上述的磁轮结构等部件，以保证焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人在作业钢板等作业介质上能够稳定且灵活地吸附行进。
[0043]
可选地，结合图3所示，焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人还包括沿机架5的移动方向间隔设置在机架5上的焊缝跟踪机构6和热处理机构7，且热处理机构7与机架5滑动连接；热处理机构7适于沿垂直于机架5移动方向的方向往复滑动。
[0044]
本实施例中，焊缝跟踪机构6和热处理机构7设置在机架5位于垂直于机架5移动方向(即焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的行进方向)的方向上一侧，或焊缝跟踪机构6和热处理机构7设置在机架5上端并沿垂直于机架5移动方向的方向延伸，以保证焊缝跟踪机构6和热处理机构7与作业介质之间无阻碍物，从而保证焊缝跟踪机构6和热处理机构7的正常作业。焊缝跟踪机构6和热处理机构7沿机架5的移动方向间隔设置，即焊缝跟踪机构6和热处理机构7前后设置，以便于焊缝跟踪机构6先跟踪焊缝，实时采集焊缝的位置，热处理机构7再根据采集的焊缝位置对焊缝进行热处理，以提升焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人热处理相应焊缝的精度与效率。热处理机构7与机架5滑动连接并适于沿垂直于机架5移动方向的方向往复滑动，以实现焊缝区域的覆盖热处理，有效地消除焊接应力；且一定程度上降低了对焊缝区域的覆盖的精度要求，提升了焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人热处理焊缝的可靠性。
[0045]
可选地，结合图3所示，热处理机构7包括加热结构72和点火结构71，加热结构72用于对焊缝等待处理位置进行加热，点火结构71则用于为加热结构72点火。在一些实施例中，加热结构72的加热方式包括但不限于火焰热和电弧热。
[0046]
可选地，结合图3所示，焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人还包括沿垂直于机架5移动方向的方向设置在机架5上的滑台8，热处理机构7与机架5通过滑台8滑动连接。
[0047]
本实施例中，热处理机构7通过滑台8与机架5滑动连接，实现热处理机构7沿垂直于机架5移动方向的方向上的往复滑动，从而实现焊缝区域的覆盖热处理。其中，滑台8包括导轨、滑块和第三驱动结构，导轨沿垂直于机架5移动方向的方向设置在机架5上，滑块和第三驱动结构设置在导轨上，且第三驱动结构适于驱动滑块沿导轨滑动，热处理机构7则设置在滑块上。
[0048]
结合图3、图4所示，本发明又一实施例提供一种焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的磁力调节方法，采用上述的焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人，焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人还包括适于设置在磁轮结构的磁轮外壳3上的磁吸附力大小检测结构，磁力调节方法具体包括以下步骤：
[0049]
步骤t100、获取磁吸附力预设值，通过磁吸附力大小检测结构获取磁轮结构的磁吸附力实际值；
[0050]
步骤t200、对比磁吸附力预设值与磁吸附力实际值；
[0051]
步骤t300、当磁吸附力预设值大于磁吸附力实际值时，通过磁轮结构的位置调整结构2增大磁轮结构的永磁体1到磁轮外壳3轴线的垂直距离；当磁吸附力预设值小于磁吸附力实际值时，通过磁轮结构的位置调整结构2减小磁轮结构的永磁体1到磁轮外壳3轴线的垂直距离。
[0052]
具体地，对于步骤t100，获取磁吸附力预设值即为获取与焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人所在作业介质相适配的预设磁吸附力预设值，以便于确定当前磁轮结构对作业介质的磁吸附力是否过大或过小。通过磁吸附力大小检测结构获取磁轮结构的磁吸附力实际值，具体地，磁吸附力大小检测结构用于检测磁轮结构(永磁体1)对作业介质的磁吸附力大小。然后通过步骤t200，对比磁吸附力预设值与磁吸附力实际值。最后，通过步骤t300，当磁吸附力大小检测结构检测到磁轮结构(永磁体1)对作业介质的磁吸附力不足或者磁吸附力过大的时候，则通过控制调节位置调整结构2来调节磁轮结构(永磁体1)对作业介质的磁吸附力大小。具体地，当磁吸附力预设值小于磁吸附力实际值时，即当磁轮结构(永磁体1)对作业介质的磁吸附力过大时，位置调整结构2将永磁体1往磁轮外壳3轴线所在方向拉，从而增加永磁体1与作业介质之间的距离，减小磁轮结构(永磁体1)与作业介质之间的磁力。当磁吸附力预设值大于磁吸附力实际值时，即当磁轮结构(永磁体1)对作业介质的磁吸附力偏小时，位置调整结构2将永磁体1往背离磁轮外壳3轴线的方向拉，从而减小永磁体1与作业介质之间的距离，增大磁轮结构(永磁体1)与作业介质之间的磁力。在一些实施例中，磁吸附力大小检测结构通过监测永磁体1的位置来确定永磁体1与作业介质之间的磁吸附力大小，可通过实验室标定永磁体1在磁轮外壳3内的位置与其对应的磁吸附力，其后根据检测永磁体1在磁轮外壳3内的位置即可得到相应的磁吸附力值。
[0053]
可选地，在焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人作业过程中，磁力大小检测机构对磁轮结构的磁吸附力进行实时监测，若检测到磁轮结构对作业介质的吸附磁力出现大的波动，超过了设定的阈值时，则进行磁力的干预，以保证焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人稳定作业。
[0054]
结合图3、图5所示，本发明还一实施例提供一种焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的焊缝跟踪行进纠偏方法，采用上述的焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人，具体包括以下步骤：
[0055]
步骤s100、获取焊缝位置图像信息；
[0056]
步骤s200、对比焊缝位置图像信息中焊缝位置与图像中心线位置；
[0057]
步骤s300、当图像中心线位置相对焊缝位置向左偏离时，控制焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人向右行进；当图像中心线位置相对焊缝位置向右偏离时，控制焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人向左行进。
[0058]
具体地，首先，通过步骤s100，通过焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的焊缝跟踪机构6的摄像机实时采集焊缝的位置；其后，通过步骤s200，将采集的焊缝位置图像信息传递给焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的相应软件系统的焊缝跟踪模块进行处理，对比焊缝位置与图像中心线位置；最后，通过步骤s300，确定焊缝位置与图像中心线位置的偏差，并根据焊缝位置与图像中心线位置的偏差进行纠偏，改正焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人的行进方向以向焊缝所在位置行进。其中，当焊缝位置与图像中心线位置无偏差时，焊缝自动跟踪热处理爬壁机器人保持当前行进方向即可。
[0059]
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。