一种具有碰撞警示功能的工业焊接机器人及其警示方法

技术领域

本发明涉及焊接机器人技术领域，具体为一种具有碰撞警示功能的工业焊接机器人及其警示方法。

背景技术

随着国家工业升级步伐加快，需要应用激光焊接技术加工的零部件越来越多，焊缝的轨迹也越来越多样复杂，焊接机器人是从事焊接的工业机器人，是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机，用于工业自动化领域，随着技术的不断发展焊接机器人越来越多功能和自动化，焊接速度较快且较为灵活。

现有技术中焊接机器人存在的缺陷是：

1、专利文件CN216576258U公开了单枪双丝高速全自动气保工业焊接机器人，“本实用新型包括工作台，工作台的上表面安装有单枪双丝高速全自动气保工业焊接机器人本体，工作台的上表面开设有若干均匀分布地通槽，工作台的内部开设有安装槽，安装槽的内顶壁固定连通有第一漏斗，工作台的内部一侧固定连通有第二漏斗。本实用新型通过将需要焊接的板材放在工作台表面可以经过单枪双丝高速全自动气保工业焊接机器人本体进行焊接工作，通过启动风机可以通过第一漏斗和第二漏斗将工作台上表面处的刺激性气味吸到安装管内并通过其内部的活性炭进行过滤，通过对焊接过程中发出的刺激性气体进行处理可以起到保护工作人员身体健康的效果。”该焊接机器人不能对焊接机器人本体与工作环境中物体的碰撞进行预警，焊接机器人与外界的频繁磕碰易导致焊接机器人损坏。

2、专利文件CN215284767U公开了一种防碰撞警示装置，“其包括：激光测距装置、数据传输装置、数据处理装置以及报警装置；激光测距装置包括相互电性连接的激光测距单元以及第一数据发送单元；数据传输装置包括用于将激光测距单元测量的距离转化为所述数据处理单元能够处理的数据格式的数据转换单元以及均与之电性连接的第一数据接收单元、第二数据发送单元；数据处理装置包括用于对所述激光测距单元测量的距离进行数据处理的数据处理单元以及均与之电性连接的第二数据接收单元、报警信号发送单元；报警装置包括用于接收所述报警信号的报警信号接收单元和与之电性连接的报警单元。实用新型对钻机进行监测并发出报警信号，避免其与障碍物发生碰撞。”该警示装置未使用时不能对激光测距装置进行防护，激光测距装置裸露在外侧易受外界环境的影响导致损坏，缩短了激光测距装置的使用寿命。

3、专利文件CN217562119U公开了感应式防碰撞警示装置以及感应式防碰撞警示设备，“上述的感应式防碰撞警示装置包括壳体、电路主板、雷达传感器、声音报警件、发光报警件及反光组件，电路主板设于壳体上；雷达传感器设于壳体上并与电路主板电连接，雷达传感器用于感应车辆与安装基体之间的距离；声音报警件及发光报警件均设于壳体上，且声音报警件及发光报警件均与电路主板电连接，当探测到车辆与安装基体的距离小于预定值时，声音报警件输出报警声音，发光报警件输出闪烁光线，以提醒车主有碰撞安装基体的风险；反光组件设于壳体上，反光组件用于反射车灯的光线，同时能提示车主有立柱的存在，增强警示碰撞的效果，还可省去反光标贴的安装。”该防碰撞警示设备仅具备警示功能，不能对碰撞冲击力进行缓冲，车辆人员反应不及时仍会与其发生碰撞导致损坏。

4、专利文件CN207326227U公开了一种组合式焊接机器人防撞装置，“包括第一防撞杠、第二防撞杠、可伸缩连接板、第一缓冲装置以及第二缓冲装置；所述第一防撞杠包括中部、设置在中部两端的圆弧部以及与圆弧部连接的尾部；所述中部、圆弧部及尾部之间的连接处设置有由高强度橡胶制成的连接装置，所述第一防撞杠由镍钛合金材料制成；本实用新型在第一防撞杠局部损坏时，只需更换损坏的部分，并且连接装置不仅可以避免相邻中部、圆弧部以及尾部之间摩擦受损，而且在碰撞过程中也可以起到缓冲作用，第一防撞杠采用镍钛合金材料，可在碰撞后自动恢复原来的模样，从而减少防撞装置的维修次数和维修成本。”该防撞装置长期使用后损坏严重时不便于更换，增加了维修成本，工作人员的维修强度较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有碰撞警示功能的工业焊接机器人及其警示方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有碰撞警示功能的工业焊接机器人，包括工业机器人基座、水平调节组件和碰撞警示组件，所述工业机器人基座的顶部安装有主臂，所述主臂的输出端安装有机械臂，所述机械臂的外侧开设有安装槽，所述安装槽的内侧安装有水平调节组件，所述水平调节组件的外侧设置有碰撞警示组件，所述水平调节组件用于对碰撞警示组件进行调节，所述水平调节组件包括调节框，所述调节框的内侧安装有螺纹杆，所述螺纹杆的外侧安装有承载移动块，且承载移动块的外侧与碰撞警示组件相连接，所述碰撞警示组件用于对机械臂进行碰撞预警，所述碰撞警示组件包括警示防护箱和监测口，所述警示防护箱的正面开设有监测口。

优选的，所述工业机器人基座的底部安装有安装底座，机械臂的输出端安装有焊接头安装架，焊接头安装架的内侧安装有电弧焊头。

优选的，所述调节框的外侧安装有电动机，且电动机的输出端与螺纹杆的输入端连接，调节框的内壁上开设有限位槽，且承载移动块嵌合安装在限位槽的内侧。

优选的，所述警示防护箱的内壁上安装有雷达距离传感器，且雷达距离传感器的输出端连接有接收模块，接收模块的输出端连接有控制系统，控制系统的内部安装有控制模块，警示防护箱的内壁上安装有PLC控制器，且控制模块用于对水平调节组件和PLC控制器进行控制，警示防护箱的正面开设有插接弧形槽，警示防护箱的顶部安装有声光报警器。

优选的，所述监测口的内壁上开设有凹槽，凹槽的内侧安装有电动伸缩杆，监测口的顶部内侧和底壁上开设有滑动槽，电动伸缩杆的输出端安装有密封防护板，且密封防护板嵌合安装在滑动槽的内侧，监测口远离凹槽的一侧内壁上开设有活动槽，且密封防护板在活动槽内侧活动，警示防护箱的外侧贯穿开设有开口，开口与活动槽相连通，且密封防护板贯穿开口的内侧。

优选的，所述插接弧形槽的内侧嵌合安装有插接框，插接框的正面安装有微型阻尼器，微型阻尼器的外侧设置有减震弹簧，减震弹簧的前端安装有连接板，连接板的正面安装有橡胶垫。

优选的，所述警示防护箱的顶部和底部对称安装有限位组件，限位组件用于对插接框进行限位夹紧，所述限位组件包括限位螺柱，且限位螺柱贯穿警示防护箱的外侧，限位螺柱的外侧安装有限位弧形架，限位螺柱的输出端安装有紧固圆板，紧固圆板的底部安装有防滑垫，且防滑垫与插接框的外侧相接触。

优选的，该工业焊接机器人的工作步骤如下：

S1、控制系统驱动工作机器人进行焊接加工时控制模块将信号传输至PLC控制器，PLC控制器控制电动伸缩杆工作，电动伸缩杆对密封防护板进行推动使其在滑动槽内侧滑动并向活动槽的方向移动，密封防护板的外侧贯穿开口位于活动槽内侧后解除对监测口的限位，雷达距离传感器工作对主臂、机械臂与外界物体间的距离进行实时监测；

S2、主臂调整完成后水平调节组件工作，电动机运行带动螺纹杆旋转，螺纹杆转动使承载移动块在限位槽内侧进行水平方向上的位置调整，承载移动块带动碰撞警示组件移动至远离主臂的位置后水平调节组件停止工作，雷达距离传感器对机械臂与外界物体间的距离进行实时监测；

S3、工业焊接机器人工作过程中因速度较快导致机械臂与外界物体发生碰撞时声光报警器工作对工作人员进行警示，外界物体首先与橡胶垫接触并使连接板产生晃动对减震弹簧进行挤压，多组减震弹簧对水平方向上的传导冲击力进行缓冲，微型阻尼器防止减震弹簧在其外侧带动连接板连续晃动，降低了碰撞冲击对机械臂造成的损坏。

优选的，在所述步骤S2中，还包括如下步骤：

S21、机械臂与外界物体间的距离达到预设范围时雷达距离传感器将信号传输至控制系统，控制系统对工业焊接机器人的工作状态进行控制防止机械臂与外界物体发生碰撞；

在所述步骤S3中，还包括如下步骤：

S31、连接板和减震弹簧长期工作损坏时转动限位螺柱带动紧固圆板向上旋动解除对插接框的限位，将插接框从插接弧形槽内侧拔出对插接框进行拆卸更换。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过在水平调节组件的外侧设置有碰撞警示组件，主臂调整完成后水平调节组件工作，电动机运行带动螺纹杆旋转，螺纹杆转动使承载移动块在限位槽内侧进行水平方向上的位置调整，承载移动块带动碰撞警示组件移动至远离主臂的位置后水平调节组件停止工作，雷达距离传感器对机械臂与外界物体间的距离进行实时监测，机械臂与外界物体间的距离达到预设范围时雷达距离传感器将信号传输至控制系统，控制系统对工业焊接机器人的工作状态进行控制防止机械臂与外界物体发生碰撞，对焊接机器人与工作环境中物体的碰撞进行预警控制保证了焊接机器人使用时的稳定性。

2、本发明通过在警示防护箱的正面开设有监测口，控制系统驱动工作机器人进行焊接加工时控制模块将信号传输至PLC控制器，PLC控制器控制电动伸缩杆工作，电动伸缩杆对密封防护板进行推动使其在滑动槽内侧滑动并向活动槽的方向移动，密封防护板的外侧贯穿开口位于活动槽内侧后解除对监测口的限位，雷达距离传感器工作对主臂、机械臂与外界物体间的距离进行实时监测，密封防护板对警示防护箱的密封防护降低了外界环境对雷达距离传感器造成的不利影响，延长了碰撞警示组件的使用寿命。

3、本发明通过在插接弧形槽的内侧嵌合安装有插接框，工业焊接机器人工作过程中因速度较快导致机械臂与外界物体发生碰撞时声光报警器工作对工作人员进行警示，外界物体与橡胶垫接触并使连接板产生晃动对减震弹簧进行挤压，多组减震弹簧对水平方向上的传导冲击力进行缓冲，微型阻尼器防止减震弹簧在其外侧带动连接板连续晃动，降低了碰撞冲击对机械臂造成的损坏。

4、本发明通过在警示防护箱的顶部和底部对称安装有限位组件，连接板和减震弹簧长期工作损坏时转动限位螺柱带动紧固圆板向上旋动解除对插接框的限位，将插接框从插接弧形槽内侧拔出对插接框进行拆卸更换，对插接框的便捷拆卸更换降低了维修成本，减轻了工作人员的维修强度，提高了工业焊机机器人的工作效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的水平调节组件立体结构示意图；

图3为本发明的碰撞警示组件立体结构示意图；

图4为本发明的插接框立体安装结构示意图；

图5为本发明的警示防护箱俯视内部结构示意图；

图6为本发明的连接板俯视安装结构示意图；

图7为本发明的限位组件立体结构示意图；

图8为本发明的控制系统图；

图9为本发明的工作流程图。

图中：1、工业机器人基座；2、水平调节组件；3、碰撞警示组件；4、监测口；5、插接框；6、限位组件；7、安装底座；8、主臂；9、机械臂；10、焊接头安装架；11、安装槽；12、调节框；13、螺纹杆；14、电动机；15、承载移动块；16、限位槽；17、警示防护箱；18、雷达距离传感器；19、PLC控制器；20、插接弧形槽；21、凹槽；22、电动伸缩杆；23、密封防护板；24、活动槽；25、开口；26、微型阻尼器；27、减震弹簧；28、连接板；29、橡胶垫；30、限位螺柱；31、限位弧形架；32、紧固圆板；33、防滑垫；34、电弧焊头；35、声光报警器；36、滑动槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1和图2，本发明提供的一种实施例：一种具有碰撞警示功能的工业焊接机器人及其警示方法；

包括工业机器人基座1、水平调节组件2和调节框12，工业机器人基座1的顶部安装有主臂8，主臂8的输出端安装有机械臂9，机械臂9的外侧开设有安装槽11，工业机器人基座1的底部安装有安装底座7，机械臂9的输出端安装有焊接头安装架10，焊接头安装架10的内侧安装有电弧焊头34，工业机器人通过安装底座7安装在指定工作位置，主臂8和机械臂9分别对焊接头安装架10的位置进行驱动调节，工业机器人通过电弧焊头34进行焊接加工，安装槽11的内侧安装有水平调节组件2，水平调节组件2的外侧设置有碰撞警示组件3，水平调节组件2用于对碰撞警示组件3进行调节，水平调节组件2包括调节框12，调节框12的内侧安装有螺纹杆13，螺纹杆13的外侧安装有承载移动块15，且承载移动块15的外侧与碰撞警示组件3相连接，调节框12的外侧安装有电动机14，且电动机14的输出端与螺纹杆13的输入端连接，调节框12的内壁上开设有限位槽16，且承载移动块15嵌合安装在限位槽16的内侧，安装槽11为调节框12提供了安装位置，主臂8调整完成后水平调节组件2工作，电动机14运行带动螺纹杆13旋转，螺纹杆13转动使承载移动块15在限位槽16内侧进行水平方向上的位置调整，承载移动块15带动碰撞警示组件3移动至远离主臂8的位置后水平调节组件2停止工作，雷达距离传感器18对机械臂9与外界物体间的距离进行实时监测，控制系统对工业焊接机器人的工作状态进行控制防止主臂8、机械臂9与外界物体发生碰撞。

请参阅图1、图3、图4、图5和图8，一种具有碰撞警示功能的工业焊接机器人及其警示方法；

包括碰撞警示组件3、监测口4和雷达距离传感器18，碰撞警示组件3用于对机械臂9进行碰撞预警，碰撞警示组件3包括警示防护箱17和监测口4，警示防护箱17的内壁上安装有雷达距离传感器18，且雷达距离传感器18的输出端连接有接收模块，接收模块的输出端连接有控制系统，控制系统的内部安装有控制模块，警示防护箱17的内壁上安装有PLC控制器19，且控制模块用于对水平调节组件2和PLC控制器19进行控制，警示防护箱17的正面开设有插接弧形槽20，警示防护箱17的顶部安装有声光报警器35，雷达距离传感器18工作对主臂8、机械臂9与外界物体间的距离进行实时监测，机械臂9与外界物体间的距离达到预设范围时雷达距离传感器18将信号传输至控制系统中的接收模块，PLC控制器19对电动伸缩杆22、声光报警器35工作状态进行控制，插接弧形槽20为插接框5提供了安装位置，警示防护箱17的正面开设有监测口4，监测口4的内壁上开设有凹槽21，凹槽21的内侧安装有电动伸缩杆22，监测口4的顶部内侧和底壁上开设有滑动槽36，电动伸缩杆22的输出端安装有密封防护板23，且密封防护板23嵌合安装在滑动槽36的内侧，监测口4远离凹槽21的一侧内壁上开设有活动槽24，且密封防护板23在活动槽24内侧活动，警示防护箱17的外侧贯穿开设有开口25，开口25与活动槽24相连通，且密封防护板23贯穿开口25的内侧，控制系统驱动工作机器人进行焊接加工时控制模块将信号传输至PLC控制器19，凹槽21为电动伸缩杆22提供了安装位置，PLC控制器19控制电动伸缩杆22工作，电动伸缩杆22对密封防护板23进行推动使其在滑动槽36内侧滑动并向活动槽24的方向移动，密封防护板23的外侧贯穿开口25位于活动槽24内侧后解除对监测口4的限位，雷达距离传感器18经监测口4进行使用，开口25为密封防护板23的开启提供了空间。

请参阅图1、图6和图7，一种具有碰撞警示功能的工业焊接机器人及其警示方法；

包括插接框5、连接板28和限位组件6，插接弧形槽20的内侧嵌合安装有插接框5，插接框5的正面安装有微型阻尼器26，微型阻尼器26的外侧设置有减震弹簧27，减震弹簧27的前端安装有连接板28，连接板28的正面安装有橡胶垫29，工业焊接机器人工作过程中因速度较快导致机械臂9与外界物体发生碰撞时声光报警器35工作对工作人员进行警示，外界物体与橡胶垫29接触并使连接板28产生晃动对减震弹簧27进行挤压，多组减震弹簧27对水平方向上的传导冲击力进行缓冲，微型阻尼器26防止减震弹簧27在其外侧带动连接板28连续晃动，降低了碰撞冲击对机械臂9造成的损坏，警示防护箱17的顶部和底部对称安装有限位组件6，限位组件6用于对插接框5进行限位夹紧，限位组件6包括限位螺柱30，且限位螺柱30贯穿警示防护箱17的外侧，限位螺柱30的外侧安装有限位弧形架31，限位螺柱30的输出端安装有紧固圆板32，紧固圆板32的底部安装有防滑垫33，且防滑垫33与插接框5的外侧相接触，连接板28和减震弹簧27长期工作损坏时转动限位螺柱30带动紧固圆板32向上旋动解除对插接框5的限位，将插接框5从插接弧形槽20内侧拔出对插接框5进行拆卸更换，限位弧形架31对插接框5的外侧进行初步限位，便于紧固圆板32旋入，加快了工作人员的更换效率。

该工业焊接机器人的工作步骤如下：

S1、控制系统驱动工作机器人进行焊接加工时控制模块将信号传输至PLC控制器19，PLC控制器19控制电动伸缩杆22工作，电动伸缩杆22对密封防护板23进行推动使其在滑动槽36内侧滑动并向活动槽24的方向移动，密封防护板23的外侧贯穿开口25位于活动槽24内侧后解除对监测口4的限位，雷达距离传感器18工作对主臂8、机械臂9与外界物体间的距离进行实时监测；

S2、主臂8调整完成后水平调节组件2工作，电动机14运行带动螺纹杆13旋转，螺纹杆13转动使承载移动块15在限位槽16内侧进行水平方向上的位置调整，承载移动块15带动碰撞警示组件3移动至远离主臂8的位置后水平调节组件2停止工作，雷达距离传感器18对机械臂9与外界物体间的距离进行实时监测；

S3、工业焊接机器人工作过程中因速度较快导致机械臂9与外界物体发生碰撞时声光报警器35工作对工作人员进行警示，外界物体首先与橡胶垫29接触并使连接板28产生晃动对减震弹簧27进行挤压，多组减震弹簧27对水平方向上的传导冲击力进行缓冲，微型阻尼器26防止减震弹簧27在其外侧带动连接板28连续晃动，降低了碰撞冲击对机械臂9造成的损坏。

在步骤S2中，还包括如下步骤：

S21、机械臂9与外界物体间的距离达到预设范围时雷达距离传感器18将信号传输至控制系统，控制系统对工业焊接机器人的工作状态进行控制防止机械臂9与外界物体发生碰撞；

在步骤S3中，还包括如下步骤：

S31、连接板28和减震弹簧27长期工作损坏时转动限位螺柱30带动紧固圆板32向上旋动解除对插接框5的限位，将插接框5从插接弧形槽20内侧拔出对插接框5进行拆卸更换。

工作原理：使用本装置时，首先控制系统驱动工作机器人进行焊接加工时控制模块将信号传输至PLC控制器19，PLC控制器19控制电动伸缩杆22工作，电动伸缩杆22对密封防护板23进行推动使其在滑动槽36内侧滑动并向活动槽24的方向移动，密封防护板23的外侧贯穿开口25位于活动槽24内侧后解除对监测口4的限位，雷达距离传感器18工作对主臂8、机械臂9与外界物体间的距离进行实时监测，主臂8调整完成后水平调节组件2工作，电动机14运行带动螺纹杆13旋转，螺纹杆13转动使承载移动块15在限位槽16内侧进行水平方向上的位置调整，承载移动块15带动碰撞警示组件3移动至远离主臂8的位置后水平调节组件2停止工作，雷达距离传感器18对机械臂9与外界物体间的距离进行实时监测，机械臂9与外界物体间的距离达到预设范围时雷达距离传感器18将信号传输至控制系统，控制系统对工业焊接机器人的工作状态进行控制防止机械臂9与外界物体发生碰撞，工业焊接机器人工作过程中因速度较快导致机械臂9与外界物体发生碰撞时声光报警器35工作对工作人员进行警示，外界物体首先与橡胶垫29接触并使连接板28产生晃动对减震弹簧27进行挤压，多组减震弹簧27对水平方向上的传导冲击力进行缓冲，微型阻尼器26防止减震弹簧27在其外侧带动连接板28连续晃动，降低了碰撞冲击对机械臂9造成的损坏，连接板28和减震弹簧27长期工作损坏时转动限位螺柱30带动紧固圆板32向上旋动解除对插接框5的限位，将插接框5从插接弧形槽20内侧拔出对插接框5进行拆卸更换，工业焊接机器人焊接工作完成后电动伸缩杆22工作使密封防护板23闭合实现对警示防护箱17内部的防护，水平调节组件2带动碰撞警示组件3复位。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。