本發(fā)明涉及一種進(jìn)行管道焊接作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人及其自動(dòng)控制方法，屬于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自從20世紀(jì)60年代在美國安裝使用第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來，具有操作功能多樣性的工業(yè)機(jī)器人就倍受關(guān)注，成為新的自動(dòng)化時(shí)代的核心技術(shù)。在工業(yè)企業(yè)界，越來越多的廠家采用機(jī)器人充當(dāng)生產(chǎn)過程的重要角色。焊接是一項(xiàng)技術(shù)要求高，勞動(dòng)環(huán)境惡劣的工作，在很多情況下人們采用焊接機(jī)器人代替人工作業(yè)。

焊接機(jī)器人是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)機(jī)器人，全世界現(xiàn)役的工業(yè)機(jī)器人約有一半的工業(yè)機(jī)器人用于焊接領(lǐng)域，其主要集中在汽車、摩托車、工程機(jī)械等行業(yè)，特別是汽車行業(yè)是焊接機(jī)器人的最大用戶。焊接機(jī)器人突破傳統(tǒng)的焊接剛性自動(dòng)化，開始了一種柔性自動(dòng)化的新方式，被認(rèn)為是具有焊接自動(dòng)化革命性的進(jìn)步。

cn2652577y公開一種無導(dǎo)軌全位置行走光電實(shí)時(shí)跟蹤管道焊接機(jī)器人，主要由爬行機(jī)構(gòu)和自動(dòng)跟蹤裝置組成，采用橫跨式磁性輪車式的爬行車體，自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)有ccd傳感器，橫向跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，縱向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，焊槍角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，焊槍，plc控制箱、位置實(shí)施測控系統(tǒng)及遙控面板組成，其中焊槍角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，由小齒輪和角度調(diào)節(jié)齒輪，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和導(dǎo)向輪組成，并通過連接板與縱向執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接。

但是上述的焊接機(jī)器人無法對(duì)于管道內(nèi)部進(jìn)行焊接。而且，對(duì)于彎曲的管道，特別是突然有較大角度彎折的管道內(nèi)部焊接作用，對(duì)于目前的焊接機(jī)器人來說具有較大的作業(yè)難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：解決常規(guī)的用于管道內(nèi)部焊接作業(yè)的機(jī)器人不適合于彎曲管道作業(yè)的問題，特別是在管道垂直彎折處的焊接作業(yè)；同時(shí)本發(fā)明的焊接機(jī)器人也能夠?qū)崿F(xiàn)在焊接作業(yè)的同時(shí)消除管道內(nèi)部生成的焊渣。

本發(fā)明第一個(gè)方面：

一種進(jìn)行管道焊接作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，主要是由依次從前至后的焊接段、中間段、除焊渣段所構(gòu)成，焊接段與中間段之間通過前彎曲段連接，中間段與除焊渣段之間通過后彎曲段連接，前彎曲段與后彎曲段都可以自由彎曲；在焊接段、中間段、除焊渣段上都設(shè)置有頂部支撐輪和位于兩側(cè)的側(cè)支撐輪，頂部支撐輪和側(cè)支撐輪與各段之間的連接部具有彈性；在焊接段的底部設(shè)置有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)置有移動(dòng)塊，移動(dòng)塊可以在導(dǎo)軌上進(jìn)行前后運(yùn)動(dòng)，在移動(dòng)塊的底部還設(shè)置有焊槍，焊槍用于對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行焊接；

還包括有：

驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)頂部支撐輪和側(cè)支撐輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；

前位移記錄單元，用于記錄焊接段上的頂部支撐輪和側(cè)支撐輪的運(yùn)動(dòng)距離；

后位移記錄單元，用于記錄中間段上的頂部支撐輪和側(cè)支撐輪的運(yùn)動(dòng)距離；

主控制器，用于根據(jù)前位移記錄單元和后位移記錄單元記錄的數(shù)據(jù)來控制移動(dòng)塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)以及焊槍的工作。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的工業(yè)機(jī)器人用于管道內(nèi)部焊接。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)至管道彎曲處時(shí)，主控制器使焊槍停停止工作，焊接段向彎曲處中繼續(xù)行進(jìn)，后位移記錄單元開始記錄中間段上的頂部支撐輪和側(cè)支撐輪的運(yùn)動(dòng)距離，當(dāng)焊接段完全進(jìn)入彎曲后的管道后，工業(yè)機(jī)器人停止前進(jìn)，后位移記錄單元將記錄的第一運(yùn)動(dòng)距離發(fā)送至主控制器，主控制器命令移動(dòng)塊向后運(yùn)動(dòng)第一運(yùn)動(dòng)距離之后，移動(dòng)塊逐步向前運(yùn)動(dòng)第一運(yùn)動(dòng)距離并同時(shí)進(jìn)行焊接；接下來，主控制器使焊槍停止工作，并使工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)，前位移記錄單元開始記錄焊接段上的頂部支撐輪和側(cè)支撐輪的運(yùn)動(dòng)距離，當(dāng)中間段完全進(jìn)入至彎曲后的管道后，工業(yè)機(jī)器人停止前進(jìn)，前位移記錄單元將記錄的第二運(yùn)動(dòng)距離發(fā)送至主控制器，主控制器命令移動(dòng)塊向后運(yùn)動(dòng)第二運(yùn)動(dòng)距離之后，移動(dòng)塊逐步向前運(yùn)動(dòng)第二運(yùn)動(dòng)距離并同時(shí)進(jìn)行焊接；焊接完成后，工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)向前運(yùn)行并同時(shí)繼續(xù)焊接。

在一個(gè)實(shí)施例中，在同一段上的頂部支撐輪與側(cè)支撐輪相互之間在截面上為°排列。

在一個(gè)實(shí)施例中，除焊渣段用于在工業(yè)機(jī)器人焊接和行進(jìn)的過程中同時(shí)清除生成的焊渣。

在一個(gè)實(shí)施例中，除渣段上設(shè)置有吸風(fēng)口以及排風(fēng)口，吸風(fēng)口和排風(fēng)口之間通過除焊渣模塊連接，除焊渣模塊是通過過濾的方式使焊渣清除。

在一個(gè)實(shí)施例中，除焊渣模塊的結(jié)構(gòu)中包括有：進(jìn)氣道，進(jìn)氣道吸風(fēng)口連通；還設(shè)置有與進(jìn)氣道相連通的吸風(fēng)管道，吸風(fēng)管道與排風(fēng)口連通；

進(jìn)氣道的一側(cè)設(shè)置有光源，在光源的照射方向上的進(jìn)氣道另一側(cè)設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換單元，在光電轉(zhuǎn)換單元表面設(shè)有玻璃擋板對(duì)鏡頭進(jìn)行保護(hù)；在與玻璃擋板在同一側(cè)的進(jìn)氣道的上游方向，設(shè)置有轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪的外部設(shè)置有弧形的上游導(dǎo)流板，轉(zhuǎn)輪在旋轉(zhuǎn)后可以將空氣從上游導(dǎo)流板與轉(zhuǎn)輪之間的空隙向進(jìn)氣道中排出；在光電轉(zhuǎn)換單元的下游方向的進(jìn)氣道的另一側(cè)，設(shè)置有氣體噴頭，其噴射方向朝向進(jìn)氣道，氣體噴頭與壓力儲(chǔ)氣室連接，且氣體噴頭上設(shè)置有電磁閥，電磁閥用于控制氣體噴頭的開閉；在玻璃擋板的下游方向的進(jìn)氣道上設(shè)置有弧形的下游導(dǎo)流板；上游導(dǎo)流板的氣體排出方向朝向著下游導(dǎo)流板的下表面，而氣體噴頭的氣體噴出方向朝向著下游導(dǎo)流板的上表面；在下游導(dǎo)流板的下游側(cè)還設(shè)置有切向流道，切向流道用于容納下游導(dǎo)流板的切向流出的氣體；在切向流道中，還設(shè)置有粗濾網(wǎng)，切向流道的另一端與轉(zhuǎn)輪和上游導(dǎo)流板之間形成的空隙相連通；在位于切向流道的下游側(cè)的進(jìn)氣道中，還設(shè)置有精密濾網(wǎng)，精密濾網(wǎng)的下游側(cè)的進(jìn)氣道通過風(fēng)機(jī)連接于吸風(fēng)管道；

還包括有中央控制單元，用于分析光電轉(zhuǎn)換單元采集的進(jìn)入空氣中的顆粒大小的情況，當(dāng)顆粒物的粒徑大于閾值時(shí)，認(rèn)定有大顆粒雜物進(jìn)入氣道，此時(shí)，中央控制單元發(fā)出指令使電磁閥打開，壓力儲(chǔ)氣室中的高壓氣體從氣體噴頭中噴出。

粗濾網(wǎng)和精密濾網(wǎng)的下方都與焊渣存儲(chǔ)槽連通。

還包括有氣體泵，氣體泵的進(jìn)口端與精密濾網(wǎng)的下流側(cè)的進(jìn)氣道連通，氣體泵的出口端通過導(dǎo)管與壓力儲(chǔ)氣室連通；在壓力儲(chǔ)氣室中設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器與中央控制單元連接，當(dāng)中央控制單元檢測到壓力儲(chǔ)氣室中的壓力低于第一閾值時(shí)，中央控制單元命令氣體泵開始工作，使壓力儲(chǔ)氣室中的壓力恢復(fù)至第二閾值之上；第二閾值大于第一閾值。

粗濾網(wǎng)的材質(zhì)是金屬；精密濾網(wǎng)的材質(zhì)是聚合物。

本發(fā)明的第二個(gè)方面：

一種進(jìn)行管道焊接作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)控制方法，包括如下步驟：

i)工業(yè)機(jī)器人在管道內(nèi)部進(jìn)行行進(jìn)，并通過焊槍對(duì)管道內(nèi)壁表面進(jìn)行焊接作業(yè)；

ii)當(dāng)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)至管道彎曲處時(shí)，主控制器使焊槍停停止工作，焊接段向彎曲處中繼續(xù)行進(jìn)，后位移記錄單元開始記錄中間段上的頂部支撐輪和側(cè)支撐輪的運(yùn)動(dòng)距離，當(dāng)焊接段完全進(jìn)入彎曲后的管道后，工業(yè)機(jī)器人停止前進(jìn)，后位移記錄單元將記錄的第一運(yùn)動(dòng)距離發(fā)送至主控制器，主控制器命令移動(dòng)塊向后運(yùn)動(dòng)第一運(yùn)動(dòng)距離之后，移動(dòng)塊逐步向前運(yùn)動(dòng)第一運(yùn)動(dòng)距離并同時(shí)進(jìn)行焊接；接下來，主控制器使焊槍停止工作，并使工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)，前位移記錄單元開始記錄焊接段上的頂部支撐輪和側(cè)支撐輪的運(yùn)動(dòng)距離，當(dāng)中間段完全進(jìn)入至彎曲后的管道后，工業(yè)機(jī)器人停止前進(jìn)，前位移記錄單元將記錄的第二運(yùn)動(dòng)距離發(fā)送至主控制器，主控制器命令移動(dòng)塊向后運(yùn)動(dòng)第二運(yùn)動(dòng)距離之后，移動(dòng)塊逐步向前運(yùn)動(dòng)第二運(yùn)動(dòng)距離并同時(shí)進(jìn)行焊接；焊接完成后，工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)向前運(yùn)行并同時(shí)繼續(xù)焊接；

iii)在工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行行進(jìn)和焊接的過程中，除渣段吸入帶有焊渣的空氣，并經(jīng)過過濾去除。

在一個(gè)實(shí)施例中，除渣段的控制方法是：

s1，通過風(fēng)扇從吸風(fēng)口進(jìn)行吸風(fēng)，帶有焊渣的空氣吸入進(jìn)氣道；

s2，對(duì)進(jìn)氣道中吸入的氣體采用精密濾網(wǎng)進(jìn)行過濾，并將濾過氣體依次通過吸風(fēng)管道和排風(fēng)口排出；

s3，在進(jìn)氣道中通過光源和光電轉(zhuǎn)換單元對(duì)吸入的氣體進(jìn)行在線顆粒大小檢測，當(dāng)顆粒物的平均粒徑大于閾值時(shí)，通過進(jìn)氣道側(cè)向氣體噴頭的吹風(fēng)將顆粒物吹離進(jìn)氣道，并通過粗濾網(wǎng)進(jìn)行濾除大顆粒物，濾后的氣體返回進(jìn)氣道；

s4，轉(zhuǎn)輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的空氣從上游導(dǎo)流板切向流出，切線方向朝向下游導(dǎo)流板的一側(cè)，氣體噴頭的噴出方向朝向下游導(dǎo)流板的另一側(cè)；

s5，對(duì)與氣體噴頭相連的壓力儲(chǔ)氣室中的氣體壓力進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)壓力過低時(shí)，將精密濾網(wǎng)濾過的空氣加壓注入至壓力儲(chǔ)氣室中，以維持壓力儲(chǔ)氣室中的壓力。

本發(fā)明的第三個(gè)方面：

一種焊接機(jī)器人，是由前后兩段組成；

前段是焊接段，焊接段上設(shè)置有焊槍，用于對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行焊接；

焊接段上還設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)，用于使焊接機(jī)器人在管道內(nèi)部進(jìn)行行走；

后段是除焊渣段，用于在焊接機(jī)器人焊接和行進(jìn)的過程中同時(shí)清除生成的焊渣。

這里的除焊渣段可以采用上文所述的結(jié)構(gòu)。

有益效果

本發(fā)明提供的工業(yè)機(jī)器人是由三段結(jié)構(gòu)所組成，各段之間是由可以彎曲的連接段進(jìn)行連接，可以使其在彎曲的管道內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)進(jìn)行焊接。由于在彎道處行進(jìn)時(shí)，通過監(jiān)測各段時(shí)間的位移，并通過調(diào)節(jié)移動(dòng)塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)，使得焊槍能夠適應(yīng)彎道處的位置變化，克服了在彎道處焊接不穩(wěn)定的問題；同時(shí)，本發(fā)明提供的焊接機(jī)器人能夠同時(shí)在線清除生成的焊渣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的焊接機(jī)器人的正面視圖；

圖2是在直管中進(jìn)行作業(yè)時(shí)的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是圖2中的下一時(shí)刻進(jìn)入至彎管時(shí)進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是圖3中的下一時(shí)刻的作業(yè)過程的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖；

圖5是焊接機(jī)器人內(nèi)部的除焊渣模塊的結(jié)構(gòu)圖。

其中，1、焊接段；2、中間段；3、除焊渣段；4、頂部支撐輪；5、側(cè)支撐輪；6、導(dǎo)軌；7、移動(dòng)塊；8、焊槍；9、前彎曲段；10、后彎曲段；11、前位移記錄單元；12、后位移記錄單元；13、吸風(fēng)口；14、排風(fēng)口；15、除焊渣模塊；16、吸風(fēng)管道；17、進(jìn)氣道；18、風(fēng)扇；19、氣體噴頭；20、壓力儲(chǔ)氣室；21、光電轉(zhuǎn)換單元；22、轉(zhuǎn)輪；23、上游導(dǎo)流板；24、下游導(dǎo)流板；25、粗濾網(wǎng)；26、精密濾網(wǎng)；27、焊渣存儲(chǔ)槽；28、玻璃擋板；29、光源；30、切向流道；31、電磁閥；32、導(dǎo)管；33、氣體泵。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，在權(quán)利要求和說明書中使用的序數(shù)詞例如“第一”、“第二”、“第三”等，用于修飾權(quán)利要求項(xiàng)而不是由于本身含有任何優(yōu)先、在先或一項(xiàng)權(quán)利要求的順序在另一權(quán)利要求之前或者執(zhí)行方法步驟的時(shí)間順序。但是，僅僅作為標(biāo)簽使用以區(qū)別例如帶有特定名稱的權(quán)利要求的元素與另外一個(gè)帶有相同名稱的元素（而不是用于順序性的屬于），來區(qū)分權(quán)利要求的元素。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。應(yīng)理解的是，當(dāng)一個(gè)元件被提及與另一個(gè)元件“連接”時(shí)，它可以與其他元件直接相連或者與其他元件間接相連，而它們之間插入有元件。除非有明確相反的說明，否則術(shù)語“包括”和“具有”應(yīng)理解為表述包含所列出的元件，而非排除任意其他元件。本文使用的詞語“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他變體意欲涵蓋非排它性的包括。例如，包括列出要素的工藝、方法、物品或設(shè)備不必受限于那些要素，而是可以包括其他沒有明確列出或?qū)儆谶@種工藝、方法、物品或設(shè)備固有的要素。

本發(fā)明在描述結(jié)構(gòu)時(shí)，“前部”、“前”、“后部”、“后”在無特別說明時(shí)，以焊接段在整個(gè)機(jī)器人的位置為前，以除焊渣段在整個(gè)機(jī)器人的位置為后。“上游”、“下游”在無特別說明時(shí)，以除焊渣模塊中進(jìn)氣口的位置為上游，排風(fēng)口的位置為下游。

“在同一段”的含義是指在同一個(gè)焊接段上、或者在同一個(gè)中間段上、或者在同一個(gè)焊渣段上?！案鞫巍钡暮x是指代焊接段、中間段和焊渣段。

實(shí)施例1

如圖2所示，進(jìn)行管道焊接作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，主要是由依次從前至后的焊接段1、中間段2、除焊渣段3所構(gòu)成，焊接段1與中間段2之間通過前彎曲段9連接，中間段2與除焊渣段3之間通過后彎曲段10連接，前彎曲段9與后彎曲段10都可以自由彎曲。

如圖1和圖2所示，在焊接段1、中間段2、除焊渣段3上都設(shè)置有頂部支撐輪4和位于兩側(cè)的側(cè)支撐輪5，頂部支撐輪4和位于兩側(cè)的側(cè)支撐輪5相互之間在截面上呈120度排列，頂部支撐輪4和側(cè)支撐輪5與焊接段、中間段和焊渣段之間的連接桿上設(shè)置有彈簧，使得連接桿具有了彈性。在管道內(nèi)部，頂部支撐輪4和位于兩側(cè)的側(cè)支撐輪5都貼緊于管道的內(nèi)壁，使得焊接機(jī)器人具有穩(wěn)定的位置，由于連接桿具有彈性，因此可以在彎曲管道中行進(jìn)時(shí)，連接桿也可以隨著彎曲管道的結(jié)構(gòu)變化而使焊接機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)彎等行進(jìn)。還包括有驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)頂部支撐輪4和側(cè)支撐輪5的轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖2中，陰影線是代表了管壁，可以看出，頂部支撐輪4和側(cè)支撐輪5能夠通過具有彈性的連接桿與管壁之間貼緊。

在焊接段1的底部設(shè)置有導(dǎo)軌6，導(dǎo)軌6上設(shè)置有移動(dòng)塊7，移動(dòng)塊7可以在導(dǎo)軌6上進(jìn)行前后運(yùn)動(dòng)，在移動(dòng)塊7的底部還設(shè)置有焊槍8，焊槍8用于對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行焊接；如圖2中所示，頂部支撐輪4和側(cè)支撐輪5與管壁進(jìn)行貼緊之后，使得機(jī)器人具有穩(wěn)定的操作面，此時(shí)焊槍8可以對(duì)底部的管壁進(jìn)行焊接。

在焊接機(jī)器人上，還設(shè)置有前位移記錄單元11，用于記錄焊接段1上的頂部支撐輪4和側(cè)支撐輪5的運(yùn)動(dòng)距離；還設(shè)置有后位移記錄單元12，用于記錄中間段2上的頂部支撐輪4和側(cè)支撐輪5的運(yùn)動(dòng)距離；還設(shè)置有主控制器，用于根據(jù)前位移記錄單元11和后位移記錄單元12記錄的數(shù)據(jù)來控制移動(dòng)塊7在導(dǎo)軌6上的運(yùn)動(dòng)以及焊槍8的工作。位移記錄單元可以通過與頂部支撐輪4/側(cè)支撐輪5相連接來實(shí)現(xiàn)，支撐輪在沿著管壁進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)以及輪子的直徑，即可計(jì)算出行走了多少距離，因此移位記錄單元可以采用旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。

如圖3所示，當(dāng)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)至90度的管道彎曲處時(shí)，主控制器使焊槍停8停止工作，焊接段1向彎曲處中繼續(xù)行進(jìn)，由于在彎曲管道中進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)，焊接段1上的支撐輪不容易都與管壁貼合，會(huì)存在位置偏移/工業(yè)面不穩(wěn)定的問題，因此需要停止焊接作業(yè)。當(dāng)焊接段1在轉(zhuǎn)彎的同時(shí)，由于前彎曲段9可以彎曲，中間段2不會(huì)受到焊接段1轉(zhuǎn)彎的影響，后位移記錄單元12開始記錄中間段2上的頂部支撐輪4和側(cè)支撐輪5的運(yùn)動(dòng)距離，當(dāng)焊接段1完全進(jìn)入彎曲后的管道后，工業(yè)機(jī)器人停止前進(jìn)，由于焊接段1與中間段2都是位于同一運(yùn)動(dòng)線上的，因此，中間段2的行進(jìn)距離等于焊接段1的行進(jìn)距離，因此需要將這一空缺的未焊接距離進(jìn)行補(bǔ)焊。此時(shí)，后位移記錄單元12將記錄的第一運(yùn)動(dòng)距離發(fā)送至主控制器，主控制器命令移動(dòng)塊7向后運(yùn)動(dòng)第一運(yùn)動(dòng)距離之后，移動(dòng)塊7逐步向前運(yùn)動(dòng)第一運(yùn)動(dòng)距離并同時(shí)進(jìn)行焊接，這樣即實(shí)現(xiàn)了空缺距離的補(bǔ)焊；接下來，主控制器使焊槍8停止工作，并使工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)，如圖4所示，在這一段的行動(dòng)中，由于中間段2需要轉(zhuǎn)彎，因此，中間段2上的支撐輪容易容易出現(xiàn)不能與管壁完全貼合的情況，因此也會(huì)造成位于中間段2之前的焊槍8的位置不穩(wěn)定的問題，因此在中間段2轉(zhuǎn)彎時(shí)，也需要關(guān)閉焊槍8，與此同時(shí)，前位移記錄單元11開始記錄焊接段1上的頂部支撐輪4和側(cè)支撐輪5的運(yùn)動(dòng)距離，當(dāng)中間段2完全進(jìn)入至彎曲后的管道后，工業(yè)機(jī)器人停止前進(jìn)，由于焊接段1與中間段2位于同一條運(yùn)動(dòng)線上，因此，焊接段1記錄下的位移距離就是中間段2的運(yùn)動(dòng)距離，并且這一距離是沒有經(jīng)過焊接操作的，因此也需要進(jìn)行補(bǔ)焊，前位移記錄單元11將記錄的第二運(yùn)動(dòng)距離發(fā)送至主控制器，主控制器命令移動(dòng)塊7向后運(yùn)動(dòng)第二運(yùn)動(dòng)距離之后，移動(dòng)塊7逐步向前運(yùn)動(dòng)第二運(yùn)動(dòng)距離并同時(shí)進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)了第二運(yùn)動(dòng)距離的補(bǔ)焊；焊接完成后，工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)向前運(yùn)行并同時(shí)繼續(xù)焊接。

如圖2和圖4所示，除焊渣段3用于在工業(yè)機(jī)器人焊接和行進(jìn)的過程中同時(shí)清除生成的焊渣。除渣段3上設(shè)置有吸風(fēng)口13以及排風(fēng)口14，吸風(fēng)口13和排風(fēng)口14之間通過除焊渣模塊15連接，除焊渣模塊15是通過過濾的方式使焊渣清除。

由于管道內(nèi)部存在著粉塵、焊渣等，它們的顆粒大小不一，如果使用較精密的濾網(wǎng)將其全部過濾時(shí)，一方面會(huì)導(dǎo)致過濾阻力較大，另一方面，由于焊渣具有較大的顆粒尺寸以及硬度，從氣道進(jìn)入濾網(wǎng)表面時(shí)，焊渣的沖擊力容易使精密濾網(wǎng)的表面受到損傷，長期操作之后，容易導(dǎo)致濾網(wǎng)的表面過濾精度下降。

在如圖4中所示的實(shí)施方式中，除焊渣模塊15的結(jié)構(gòu)中包括有：進(jìn)氣道17，進(jìn)氣道17吸風(fēng)口13連通；還設(shè)置有與進(jìn)氣道17相連通的吸風(fēng)管道16，吸風(fēng)管道16與排風(fēng)口14連通；進(jìn)氣道17的一側(cè)設(shè)置有光源29，在光源29的照射方向上的進(jìn)氣道17另一側(cè)設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換單元21，在光電轉(zhuǎn)換單元21表面設(shè)有玻璃擋板28對(duì)鏡頭進(jìn)行保護(hù)；在與玻璃擋板28在同一側(cè)的進(jìn)氣道17的上游方向，設(shè)置有轉(zhuǎn)輪22，轉(zhuǎn)輪22的外部設(shè)置有弧形的上游導(dǎo)流板23，轉(zhuǎn)輪在旋轉(zhuǎn)后可以將空氣從上游導(dǎo)流板23與轉(zhuǎn)輪22之間的空隙向進(jìn)氣道17中排出；在光電轉(zhuǎn)換單元21的下游方向的進(jìn)氣道17的另一側(cè)，設(shè)置有氣體噴頭19，其噴射方向朝向進(jìn)氣道17，氣體噴頭19與壓力儲(chǔ)氣室20連接，且氣體噴頭19上設(shè)置有電磁閥31，電磁閥31用于控制氣體噴頭19的開閉；在玻璃擋板28的下游方向的進(jìn)氣道17上設(shè)置有弧形的下游導(dǎo)流板24；上游導(dǎo)流板23的氣體排出方向朝向著下游導(dǎo)流板24的下表面，而氣體噴頭19的氣體噴出方向朝向著下游導(dǎo)流板24的上表面；在下游導(dǎo)流板24的下游側(cè)還設(shè)置有切向流道30，切向流道30用于容納下游導(dǎo)流板24的切向流出的氣體；在切向流道30中，還設(shè)置有粗濾網(wǎng)25，切向流道30的另一端與轉(zhuǎn)輪22和上游導(dǎo)流板24之間形成的空隙相連通；在位于切向流道30的下游側(cè)的進(jìn)氣道17中，還設(shè)置有精密濾網(wǎng)26，精密濾網(wǎng)26的下游側(cè)的進(jìn)氣道17通過風(fēng)機(jī)18連接于吸風(fēng)管道16；還包括有中央控制單元，用于分析光電轉(zhuǎn)換單元21采集的進(jìn)入空氣中的顆粒大小的情況，當(dāng)顆粒物的粒徑大于閾值時(shí)，認(rèn)定有大顆粒雜物進(jìn)入氣道，此時(shí)，中央控制單元發(fā)出指令使電磁閥31打開，壓力儲(chǔ)氣室20中的高壓氣體從氣體噴頭19中噴出。

首先通過風(fēng)扇18進(jìn)行抽吸，使得焊接管道內(nèi)部由焊槍8生成的焊渣和粉塵通過吸風(fēng)口13被吸入進(jìn)氣道17，粉塵會(huì)被進(jìn)氣道17中的精密濾網(wǎng)26攔截，濾過的空氣從吸風(fēng)管道16、排風(fēng)口14排出焊接機(jī)器人。同時(shí)光源29向光電轉(zhuǎn)換單元21發(fā)出的光線，光電轉(zhuǎn)換單元21對(duì)光線進(jìn)行在線分析，獲得顆粒粒徑大?。缓附訖C(jī)器人中還包括有電路控制模塊：中央控制單元，用于分析光電轉(zhuǎn)換單元21采集的進(jìn)入空氣中的顆粒大小的情況，當(dāng)顆粒物的粒徑大于閾值時(shí)，認(rèn)定有大顆粒焊渣進(jìn)入氣道，此時(shí)，中央控制單元發(fā)出指令使電磁閥31打開，壓力儲(chǔ)氣室20中的高壓氣體從氣體噴頭19中噴出，將大顆粒焊渣吹離進(jìn)氣道17的運(yùn)動(dòng)方向，由于在玻璃擋板28的下游方向還設(shè)置有切向流道30，大顆粒焊渣進(jìn)入切向流道30之后會(huì)被粗濾網(wǎng)25攔截，而不會(huì)撞上精密濾網(wǎng)26。這里所用的光電轉(zhuǎn)換單元21是用于對(duì)光源發(fā)出光線的信號(hào)進(jìn)行檢測，將光信號(hào)的變化改為顆粒粒徑的數(shù)值，這里所用的在線顆粒大小的光學(xué)方法可以參閱現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)cn104390897a、cn106198325a、cn102410974a、cn105424557a、cn106018197a、cn101029863a、cn101509931a、cn105334147a、《在線顆粒度檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)》（浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，崔增柱，2004）、《顆粒尺寸在線測量的光透消光法》（《光學(xué)儀器》1998年01期；劉鐵英、張志偉、鄭剛、蔡小舒）。其主要原理是：激光經(jīng)處理后以平行光射向載有顆粒的氣道，測量區(qū)中的待測顆粒群在激光的照射下產(chǎn)生光的散射，散射光的強(qiáng)度及其空間分布與被測顆粒群的大小及濃度有關(guān)，顆粒群的散射光由傅立葉透鏡接受，在透鏡的后焦面上用環(huán)形光電探測器接受顆粒群的散射譜，轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理和ad轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和計(jì)算，根據(jù)夫瑯和弗衍射理論進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，顯示顆粒大小的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和分布曲線。由于在使用過程中，氣體噴頭19噴出的空氣會(huì)導(dǎo)致玻璃擋板28前端的空氣產(chǎn)生擾流，噴出的空氣與進(jìn)氣道17中正常進(jìn)入的空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)使內(nèi)部的灰塵彌漫，一些灰塵會(huì)附著在玻璃擋板28上，導(dǎo)致光電感應(yīng)系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確性發(fā)生下降。因此，通過轉(zhuǎn)輪22的旋轉(zhuǎn)，會(huì)使空氣受到上游導(dǎo)流板23的穩(wěn)流之后形成氣幕從玻璃擋板28前劃過，而不會(huì)使進(jìn)氣道17中的紊亂的空氣的灰塵附著于玻璃擋板28上；如圖4中的虛線所示，與此同時(shí)，安裝下游導(dǎo)流板24之后，由于從上游導(dǎo)流板23切向流出的空氣直接流向下游導(dǎo)流板24的下表面，并且空氣噴頭19中噴出的空氣是噴向下游導(dǎo)流板16的上表面，這兩股空氣不能直接相交，就進(jìn)一步避免了進(jìn)氣道17內(nèi)部的空氣相互對(duì)撞，減小了玻璃片被灰塵污染的情況。又由于切向流道30的另一端與轉(zhuǎn)輪22和上游導(dǎo)流板23之間形成的空隙相連通，經(jīng)過粗濾網(wǎng)19后的空氣從上游導(dǎo)流板23流出后，繼續(xù)從精密濾網(wǎng)26進(jìn)行過濾。粗濾網(wǎng)25和精密濾網(wǎng)26的下方都與焊渣存儲(chǔ)槽27連通?？梢苑奖銓⒑冈突覊m取出。還包括有氣體泵33，氣體泵33的進(jìn)口端與精密濾網(wǎng)26的下游側(cè)進(jìn)氣道17連通，氣體泵33的出口端與壓力儲(chǔ)氣室20連通；在壓力儲(chǔ)氣室20中設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器與中央控制單元連接，當(dāng)中央控制單元檢測到壓力儲(chǔ)氣室20中的壓力低于第一閾值時(shí)，中央控制單元命令氣體泵33開始工作，使壓力儲(chǔ)氣室20中的壓力恢復(fù)至第二閾值之上。壓力儲(chǔ)氣室20的材質(zhì)是彈性材料，受壓之后，可以使內(nèi)部的氣體壓力提高，當(dāng)電磁閥31打開時(shí)，彈性材料恢復(fù)形變，使高壓氣體噴出。