1.一种膜式壁专用焊接机器人系统,包括焊接主机器人、焊接保障从机器人和控制单元,所述焊接保障从机器人用于承载重型焊接设备,控制单元控制焊接主机器人、焊接保障从机器人协调工作;其特征在于:所述焊接主机器人包括有复合履带小腿、足式机器人、焊枪位姿控制机构、焊枪固定座和焊枪;所述复合履带小腿位于足式机器人大腿末端,所述复合履带小腿与所述足式机器人大腿连接,所述复合履带小腿为膜式壁专用焊接机器人提供步态模式和履带模式两种运动模式,所述焊枪位姿控制机构位于足式机器人背部,所述焊枪固定座位于焊枪位姿控制机构末端,所述焊枪固定在焊枪固定座上;
所述复合履带小腿内部还设有传动切换离合装置,所述足式机器人大腿前端设置有小腿驱动电机,传动切换离合装置与小腿驱动电机之间通过同步带连接,传动切换离合装置内部设有电磁铁、同步带轮、履带驱动轮和花键轴,复合履带小腿内通过多个转轴和履带驱动轮安装履带,履带驱动轮与同步带轮为同一轴心;传动切换离合装置通过两侧电磁铁吸附花键轴的移动,控制花键轴与同步带轮或复合履带小腿结合与否来实现行进模式的切换;所述传动切换离合装置负责动力传输与切换,从而实现步态模式和履带模式的切换,所述步态模式适用于跨越膜式壁上钢管的异形缺口结构以及履带模式无法通过的位置,履带模式适用于将所述焊接主机器人在膜式壁表面沿表面焊缝平稳移动。
2.根据权利要求1所述的一种膜式壁专用焊接机器人系统,其特征在于,包括用于承载重型焊接设备的焊接保障从机器人,所述焊接保障从机器人与焊接主机器人通过柔性复合电缆连接,所述柔性复合电缆包括用于传输焊接电流的电线、用于输送焊接保护气体的气体管路和用于控制的信号线。
3.根据权利要求2所述的一种膜式壁专用焊接机器人系统,其特征在于,所述焊接保障从机器人包括移动底盘机构、焊机、焊接保护气体气瓶和送丝机,所述焊机、焊接保护气体气瓶、送丝机均设置在移动底盘机构上,所述焊接保护气体气瓶搭载焊接保护气体,所述送丝机搭载焊丝并将焊丝输送给所述焊接主机器人,所述移动底盘机构用于驱动焊接保障从机器人在膜式壁外运动。
4.根据权利要求2所述的一种膜式壁专用焊接机器人系统,其特征在于,所述控制单元分别与所述焊接主机器人和所述焊接保障从机器人电性连接,用于分别控制所述焊接主机器人在膜式壁的表面切换行走模式、沿焊缝移动以及焊枪位姿的调整,控制所述焊接保障从机器人在膜式壁周边伴随所述焊接主机器人行走。
5.根据权利要求1所述的一种膜式壁专用焊接机器人系统,其特征在于,焊接主机器人还包括有传感模块,传感模块与控制单元电性连接,用于跟踪焊缝轨迹并感知焊接主机器人相对于膜式壁和焊机的位置、监测焊缝的焊接质量和对焊缝焊接热变形进行纠偏并进行跟踪焊接。
6.根据权利要求1所述的一种膜式壁专用焊接机器人系统,其特征在于,所述焊枪位姿控制机构,包括第一转轴、第二转轴臂、第三转轴臂、第四转轴臂、焊枪水平滑轨和焊枪固定座,所述第一转轴、第二转轴臂、第三转轴臂、第四转轴臂、焊枪水平滑轨和焊枪固定座依次串联,所述焊枪安装在所述焊枪固定座上,所述焊枪固定座安装在焊枪水平滑轨上:所述第一转轴用于调整当焊接主机器人行走时焊枪的方向;所述第二转轴臂和第三转轴臂用于调整焊枪离焊缝的高度的距离;所述第四转轴臂用于调整焊枪的俯仰角度;所述焊枪水平滑轨用于在沿焊缝轨迹焊接时调整焊枪的相对于焊缝的水平横向位移。
7.根据权利要求1所述的一种膜式壁专用焊接机器人系统,其特征在于,所述焊接主机器人中还设置有视觉感知模组,视觉感知模组包含超声波距离传感器、定位装置和深度视觉相机,超声波距离传感器、定位装置和深度视觉相机集成在同一外壳内,所述视觉感知模组安装于所述足式机器人背部前端,所述超声波距离传感器和深度视觉相机用于识别焊接路径上的障碍和膜式壁的钢管异形缺口,所述定位装置用于感知当前与焊接保障从机器人的相对位置;所述视觉感知模组与控制单元电连接。
8.根据权利要求1所述的一种膜式壁专用焊接机器人系统,其特征在于,所述膜式壁专用焊接机器人系统还包括有无线收发器和远程遥控终端,所述无线收发器与所述控制单元电性连接,所述远程遥控终端通过所述无线收发器发送控制信号给所述控制单元,用于控制膜式壁专用焊接机器人系统和焊接参数设定。
9.一种膜式壁专用焊接机器人焊接方法,采用权利要求1‑8任意一项所述的膜式壁专用焊接机器人系统,其特征在于,包括以下步骤:
S1.操作人员将焊接主机器人放到膜式壁上,将焊接保障从机器人放到膜式壁周边,通过远程遥控终端设定好相关焊接参数并导入待焊接的膜式壁图纸;
S2.在焊接主机器人和焊接保障从机器人之间连接好柔性复合电缆;
S3.焊接主机器人以步态模式行进至需焊接的膜式壁的钢管表面,下蹲使复合履带小腿的履带贴合焊接扁钢表面,通过传动切换离合装置切换焊接主机器人的行走模式;
S4.对焊缝进行识别,传递信息给控制单元并分析焊枪姿态,展开焊枪位姿控制机构,使焊枪贴近焊缝表面;对焊接路径上的障碍和膜式壁的钢管异形缺口进行实时扫描记录,并反馈给控制单元,与导入的膜式壁图纸进行对比,自动规划路径和行进方式;
S5.启用焊接主机器人,并发送运动指令以启动焊接工作;焊接保障从机器人将跟随焊接主机器人运动,并实时保持相对距离;
S6.焊接主机器人行走焊接过一个身位后,暂停当前焊接工作,记录当前焊接的位置,机械臂从前向后旋转,对初始身位未焊接的焊缝进行焊接,直到初始身位的焊缝完成焊接之后,重回到记录焊接的位置继续进行完成焊接任务;
S7.焊接主机器人焊接到达膜式壁的钢管异形位置,此时中断焊接并记录当前中断焊接焊缝的位置信息;随后,焊接主机器人通过传动切换离合装置切换成步态模式,步态模式行进到钢材异形缺口内,自动寻找机身平衡点后,控制焊枪位姿控制机构回转焊枪到中断焊缝焊接位置,继续完成焊接作业,此时焊接主机器人停止移动,而焊枪移动全由焊枪位姿控制机构来完成;
S8.一旦完成膜式壁的钢管异形缺口结构位置的焊接工作后,焊接主机器人重新切换回履带模式,并继续完成剩下的膜式壁的钢管未完成部分的焊接工作;
S9.当完成一列膜式壁的钢管的焊接工作后,焊接主机器人在膜式壁的钢管尽头,切换成步态模式,横跨至下一列钢管,再次切换回履带行走模式,完成剩余的焊接任务;
S10.当焊接主机器人完成膜式壁的钢管一半的焊接任务后,在掉头时,控制单元计算路径,在膜式壁外围运动至另一侧,并实时保持焊接保障从机器人与焊接主机器人的相对距离;
S11.当所有焊接任务执行结束后,关闭焊接设备,并控制焊接主机器人和焊接保障从机器人驱动至作业区外。