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隨著科技的不斷進步，機器人技術(shù)得到了迅速發(fā)展，作為機器人技術(shù)的重要分支，切割機器人被廣泛應(yīng)用于工業(yè)切割領(lǐng)域，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)水平。

切割機器人主要以水切割機器人和激光切割機器人為主，而在氣割領(lǐng)域，切割機器人仍然需要工作人員以手動控制的方式運行，依靠切割人員的經(jīng)驗完成切割任務(wù)，切割精度較差，切割效率較低，同時，現(xiàn)有的氣割機器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于難以移動的大型結(jié)構(gòu)器件，無法通過切割機器人完成切割操作，只能以人工切割的方式進行，適用范圍有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種切割機器人及切割方法，以通過切割機器人完成氣割操作。

**方面，本發(fā)明實施例提供了一種切割機器人，包括：切割執(zhí)行模塊、移動控制模塊和機器人本體；所述切割執(zhí)行模塊和所述移動控制模塊均位于所述機器人本體的上方；

所述切割執(zhí)行模塊包括切割噴嘴、夾持單元、調(diào)節(jié)閥門和角度調(diào)節(jié)單元；

所述切割噴嘴，用于通過氣體燃燒產(chǎn)生的高溫火焰執(zhí)行切割操作；

所述夾持單元，用于夾持所述切割噴嘴；

所述調(diào)節(jié)閥門，用于調(diào)節(jié)所述切割噴嘴中的氣體流量；

所述角度調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)所述切割噴嘴的切割角度；

所述移動控制模塊，分別連接所述機器人本體和所述切割執(zhí)行模塊，用于控制所述切割執(zhí)行模塊的移動；

所述機器人本體，用于承載所述移動控制模塊和所述切割執(zhí)行模塊，并在待切割物體上移動。

所述移動控制模塊包括橫向控制模塊、縱向控制模塊和高度控制模塊；

所述橫向控制模塊，用于控制所述切割執(zhí)行模塊沿水平方向移動；所述水平方向為所述機器人本體的上端面的中心點指向右側(cè)邊沿中心點的方向；

所述縱向控制模塊，用于控制所述切割執(zhí)行模塊沿豎直方向移動；所述豎直方向為所述機器人本體的上端面的中心點指向前側(cè)邊沿中心點的方向；

所述高度控制模塊，用于控制所述切割執(zhí)行模塊沿垂直方向移動；所述垂直方向為垂直于水平方向和豎直方向，并豎直向上的方向。

所述移動控制模塊包括滾珠絲杠。

所述機器人本體包括車架、履帶輪和動力模塊；

所述履帶輪，位于所述車架兩側(cè)，用于帶動所述車架移動；

所述動力模塊，位于所述車架內(nèi)部，用于為所述履帶輪提供動力；

所述車架，用于承載所述履帶輪和所述動力模塊。

所述機器人本體還包括吸附模塊；

所述吸附模塊，位于所述車架的后端，用于將所述機器人本體固定于所述待切割物體的表面。

所述待切割物體為導(dǎo)磁材料；所述吸附模塊包括磁力吸附模塊。

所述機器人本體還包括陀螺儀和/或邊沿檢測傳感器；

所述陀螺儀，位于所述車架內(nèi)部，用于檢測所述機器人本體的姿態(tài)信息；

所述邊沿檢測傳感器，位于所述車架的前端和后端，用于檢測所述待切割物體的邊沿。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種切割方法，包括：

當(dāng)獲取到目標切割任務(wù)時，解析所述目標切割任務(wù)，以獲取任務(wù)信息；其中，所述任務(wù)信息包括目標位置點、目標切割點、目標切割角度和目標切割軌跡；

控制所述機器人本體移動至所述目標位置點，并根據(jù)陀螺儀記錄的姿態(tài)信息，調(diào)整所述機器人本體的姿態(tài)；

通過移動控制模塊控制切割噴嘴移動至所述目標切割點，并通過角度調(diào)節(jié)單元調(diào)整所述切割噴嘴至所述目標切割角度；

通過所述移動控制模塊，控制所述切割噴嘴沿所述目標切割軌跡執(zhí)行切割操作。

第三方面，本發(fā)明實施例提供了一種切割裝置，包括：

切割任務(wù)解析模塊，用于當(dāng)獲取到目標切割任務(wù)時，解析所述目標切割任務(wù)，以獲取任務(wù)信息；其中，所述任務(wù)信息包括目標位置點、目標切割點、目標切割角度和目標切割軌跡；

位置及姿態(tài)控制模塊，用于控制所述機器人本體移動至所述目標位置點，并根據(jù)陀螺儀記錄的姿態(tài)信息，調(diào)整所述機器人本體的姿態(tài)；

切割噴嘴控制模塊，用于通過移動控制模塊控制切割噴嘴移動至所述目標切割點，并通過角度調(diào)節(jié)單元調(diào)整所述切割噴嘴至所述目標切割角度；

切割操作執(zhí)行模塊，用于通過所述移動控制模塊，控制所述切割噴嘴沿所述目標切割軌跡執(zhí)行切割操作。

第四方面，本發(fā)明實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如本發(fā)明任意實施例所述的切割方法。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，通過移動控制模塊對切割噴嘴的位置控制，調(diào)節(jié)閥門對氣體流量的調(diào)節(jié)，以及角度調(diào)節(jié)單元對切割噴嘴的切割角度的控制，實現(xiàn)了機器化的氣割操作，極大地提高了切割效率和切割精度，同時，機器人本體具備在待切割物體表面移動的能力，對于難以移動的大型結(jié)構(gòu)器件，仍然具有極好的切割處理能力，擴大了切割機器人的適用范圍。

附圖說明

圖1A是本發(fā)明實施例一提供的一種切割機器人的結(jié)構(gòu)框圖；

圖1B是本發(fā)明實施例一提供的移動方向示意圖；

圖1C是本發(fā)明實施例一提供的一種切割機器人的機器人本體的結(jié)構(gòu)框圖；

圖1D是本發(fā)明實施例一提供的一種切割機器人的履帶輪的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種切割方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明實施例三提供的一種切割裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

實施例一

圖1A為本發(fā)明實施例一提供的一種切割機器人的結(jié)構(gòu)框圖，該切割機器人包括：切割執(zhí)行模塊11、移動控制模塊12和機器人本體13；所述切割執(zhí)行模塊11和所述移動控制模塊12均位于所述機器人本體13的上方；

所述切割執(zhí)行模塊11包括切割噴嘴111、夾持單元112、調(diào)節(jié)閥門113和角度調(diào)節(jié)單元114；

所述切割噴嘴111，用于通過氣體燃燒產(chǎn)生的高溫火焰執(zhí)行切割操作；切割噴嘴111連接混合氣管和純氧氣管，混合氣管中包括可燃氣體(例如，乙炔)和氧氣，利用可燃氣體同氧氣混合燃燒所產(chǎn)生的高溫火焰將金屬材料的待切割物體熔化，再通過純氧氣管噴射的純氧氣，使熔化的金屬迅速氧化燃燒生成氧化物熔渣，并被氣流吹散，以此形成切口；特別的，可燃氣體還可以包括石油氣、天然氣或煤氣，在本發(fā)明實施例中，對可燃氣體的類型不作具體限定。

夾持單元112，用于夾持所述切割噴嘴111；調(diào)節(jié)閥門113，用于調(diào)節(jié)所述切割噴嘴111中的氣體流量；調(diào)節(jié)閥門113可以調(diào)節(jié)混合氣管中混合氣體的流量，也可以調(diào)節(jié)純氧氣管中氧氣的流量；角度調(diào)節(jié)單元114，用于調(diào)節(jié)所述切割噴嘴111的切割角度。

所述移動控制模塊12，分別連接所述切割執(zhí)行模塊11和所述機器人本體13，用于控制所述切割執(zhí)行模塊11的移動；切割執(zhí)行模塊11在執(zhí)行切割任務(wù)時，需要移動至不同的切割起點，還需要從切割起點處執(zhí)行不同方向的切割操作，因此，移動控制模塊12為切割執(zhí)行模塊11提供了不同方向的拖動力。

可選的，在本發(fā)明實施例中，所述移動控制模塊12包括橫向控制模塊、縱向控制模塊和高度控制模塊；所述橫向控制模塊，用于控制所述切割執(zhí)行模塊11沿水平方向移動；所述水平方向為所述機器人本體13的上端面的中心點指向右側(cè)邊沿中心點的方向；所述縱向控制模塊，用于控制所述切割執(zhí)行模塊11沿豎直方向移動；所述豎直方向為所述機器人本體13的上端面的中心點指向前側(cè)邊沿中心點的方向；所述高度控制模塊，用于控制所述切割執(zhí)行模塊11沿垂直方向移動；所述垂直方向為垂直于水平方向和豎直方向，并豎直向上的方向。如圖1B所示，機器人本體13的上端面為正方形，水平方向?qū)?yīng)機器人本體13的左右方向，豎直方向?qū)?yīng)機器人本體13的前后方向，也即機器人本體13的運動方向，垂直方向垂直于機器人本體13的上端面并豎直向上。

可選的，在本發(fā)明實施例中，所述移動控制模塊12包括滾珠絲杠；滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動的傳動裝置，具有高精度、可逆性、高效率以及摩擦阻力小等特點，在本發(fā)明實施例中，利用滾珠絲杠中滾珠回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的動能拖動切割執(zhí)行模塊11沿直線方向運動；滾珠絲杠可以包括螺桿、螺母、鋼球、預(yù)壓片、反向器和防塵器等部件，在本發(fā)明實施例中，可選的，對滾珠絲杠的組成部件不作具體限定。

所述機器人本體13，用于承載所述移動控制模塊12和所述切割執(zhí)行模塊11，并在待切割物體上移動；具體的，如圖1C所示，所述機器人本體13包括車架131、履帶輪132和動力模塊133；所述履帶輪132，位于所述車架131兩側(cè)，用于帶動所述車架131移動；如圖1D所示，履帶輪132包括輪轂1321，以及包裹輪轂1321的**轉(zhuǎn)動鏈條1322、第二轉(zhuǎn)動鏈條1323和連接鏈條1324，其中，連接鏈條1324分別連接**轉(zhuǎn)動鏈條1322和第二轉(zhuǎn)動鏈條1323；履帶輪132與車架131活動連接，使得切割機器人在非平面的待切割物體上行走時，履帶輪132可以自由的相對車架131進行姿態(tài)調(diào)整，以此來適應(yīng)待切割物體表面，提高履帶輪132與待切割物體表面的貼合度，降低了切割機器人發(fā)生打滑或者從待切割物體掉落的概率；所述動力模塊133，位于所述車架131內(nèi)部，用于為所述履帶輪132提供動力；所述車架131，用于承載所述履帶輪132和所述動力模塊133。

可選的，在發(fā)明實施例中，所述機器人本體13還包括吸附模塊和用于驅(qū)動吸附模塊升降的升降機構(gòu)；所述吸附模塊，位于所述車架的后端，用于將所述機器人本體13固定于所述待切割物體的表面；當(dāng)執(zhí)行吸附操作時，升降機構(gòu)帶動吸附模塊垂直向下運動，并通過車架131上的貫穿孔，穿過車架131，靠近待切割物體的表面；當(dāng)結(jié)束吸附操作時，升降機構(gòu)帶動吸附模塊垂直向上運動，并通過車架131上的貫穿孔，穿過車架131，遠離待切割物體的表面。切割噴嘴111在執(zhí)行切割操作時，需要保證機器人本體13的穩(wěn)定，防止出現(xiàn)滑動，導(dǎo)致切割軌跡偏離，因此，在機器人本體13的后端安裝吸附模塊(例如，吸盤)，在切割噴嘴111執(zhí)行切割操作的同時，吸附模塊吸附于待切割物體上，以保持機器人本體13的穩(wěn)定；特別的，如果所述待切割物體為導(dǎo)磁材料，那么所述吸附模塊包括磁力吸附模塊。

可選的，在本發(fā)明實施例中，所述機器人本體13還包括陀螺儀和/或邊沿檢測傳感器；所述陀螺儀，位于所述車架131內(nèi)部，用于檢測所述機器人本體13的姿態(tài)信息；所述邊沿檢測傳感器，位于所述車架的前端和后端，用于檢測所述待切割物體的邊沿；機器人本體13在運動過程中，或放置于待切割物體表面時，姿態(tài)信息可能會發(fā)生偏移，因此，通過機器人本體13內(nèi)部安裝的陀螺儀(例如，九軸陀螺儀)實時獲取機器人本體13的姿態(tài)信息變化，在切割噴嘴111執(zhí)行切割操作前，調(diào)整機器人本體13的姿態(tài)，保證姿態(tài)穩(wěn)定；同時，在機器人本體13的前后兩端分別安裝邊沿檢測傳感器，可以避免切割機器人在待切割物體表面移動時，離開待切割物體，造成切割機器人掉落。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，通過移動控制模塊對切割噴嘴的位置控制，調(diào)節(jié)閥門對氣體流量的調(diào)節(jié)，以及角度調(diào)節(jié)單元對切割噴嘴的切割角度的控制，實現(xiàn)了機器化的氣割操作，極大地提高了切割效率和切割精度，同時，機器人本體具備在待切割物體表面移動的能力，對于難以移動的大型結(jié)構(gòu)器件，仍然具有極好的切割處理能力，擴大了切割機器人的適用范圍。

實施例二

圖2為本發(fā)明實施例二提供的一種切割方法的流程圖，本實施例可適用于通過實施例一種的切割機器人執(zhí)行切割操作，該方法可以由本發(fā)明實施例三中的切割裝置來執(zhí)行，該裝置可以通過軟件和/或硬件的方式實現(xiàn)，并集成在切割機器人中，該方法具體包括如下步驟：

S210、當(dāng)獲取到目標切割任務(wù)時，解析所述目標切割任務(wù)，以獲取任務(wù)信息；其中，所述任務(wù)信息包括目標位置點、目標切割點、目標切割角度和目標切割軌跡。

目標位置點是切割機器人的機器人本體需要到達的位置，通過控制機器人本體的下端面的中心點到達目標位置點，實現(xiàn)對機器人本體的移動控制操作；目標切割點是切割噴嘴需要到達的位置，也是切割軌跡的起始點；目標切割角度是切割噴嘴相對于待切割物體表面的傾斜角度；目標切割軌跡，也即切割噴嘴實際的切割線路。

S220、控制所述機器人本體移動至所述目標位置點，并根據(jù)陀螺儀記錄的姿態(tài)信息，調(diào)整所述機器人本體的姿態(tài)。

切割機器人在移動過程中，姿態(tài)信息可能會發(fā)生了改變，因此，在切割機器人到達目標位置點后，需要根據(jù)陀螺儀記錄的姿態(tài)信息調(diào)整機器人本體的姿態(tài)。

S230、通過移動控制模塊控制切割噴嘴移動至所述目標切割點，并通過角度調(diào)節(jié)單元調(diào)整所述切割噴嘴至所述目標切割角度。

S240、通過所述移動控制模塊，控制所述切割噴嘴沿所述目標切割軌跡執(zhí)行切割操作。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，根據(jù)解析目標切割任務(wù)獲取的任務(wù)信息，并通過控制機器人本體移動至目標位置點，通過移動控制模塊控制切割噴嘴移動至目標切割點，通過角度調(diào)節(jié)單元調(diào)整切割噴嘴至目標切割角度，以及通過移動控制模塊控制切割噴嘴沿目標切割軌跡切割，實現(xiàn)了機器化的切割操作，極大地提高了切割效率和切割精度。

實施例三

圖3是本發(fā)明實施例三提供的一種切割裝置的結(jié)構(gòu)框圖，該裝置具體包括：切割任務(wù)解析模塊310、位置及姿態(tài)控制模塊320、切割噴嘴控制模塊330和內(nèi)切割操作執(zhí)行模塊340。

切割任務(wù)解析模塊310，用于當(dāng)獲取到目標切割任務(wù)時，解析所述目標切割任務(wù)，以獲取任務(wù)信息；其中，所述任務(wù)信息包括目標位置點、目標切割點、目標切割角度和目標切割軌跡；

位置及姿態(tài)控制模塊320，用于控制所述機器人本體移動至所述目標位置點，并根據(jù)陀螺儀記錄的姿態(tài)信息，調(diào)整所述機器人本體的姿態(tài)；

切割噴嘴控制模塊330，用于通過移動控制模塊控制切割噴嘴移動至所述目標切割點，并通過角度調(diào)節(jié)單元調(diào)整所述切割噴嘴至所述目標切割角度；

切割操作執(zhí)行模塊340，用于通過所述移動控制模塊，控制所述切割噴嘴沿所述目標切割軌跡執(zhí)行切割操作。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，根據(jù)解析目標切割任務(wù)獲取的任務(wù)信息，并通過控制機器人本體移動至目標位置點，通過移動控制模塊控制切割噴嘴移動至目標切割點，通過角度調(diào)節(jié)單元調(diào)整切割噴嘴至目標切割角度，以及通過移動控制模塊控制切割噴嘴沿目標切割軌跡切割，實現(xiàn)了機器化的氣割操作，極大地提高了切割效率和切割精度。

上述裝置可執(zhí)行本發(fā)明任意實施例所提供的切割方法，具備執(zhí)行方法相應(yīng)的功能模塊和有益效果。未在本實施例中詳盡描述的技術(shù)細節(jié)，可參見本發(fā)明任意實施例提供的方法。

實施例四

本發(fā)明實施例四還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如本發(fā)明任意實施例所述的切割方法，具體包括：

當(dāng)獲取到目標切割任務(wù)時，解析所述目標切割任務(wù)，以獲取任務(wù)信息；其中，所述任務(wù)信息包括目標位置點、目標切割點、目標切割角度和目標切割軌跡；

控制所述機器人本體移動至所述目標位置點，并根據(jù)陀螺儀記錄的姿態(tài)信息，調(diào)整所述機器人本體的姿態(tài)；

通過移動控制模塊控制切割噴嘴移動至所述目標切割點，并通過角度調(diào)節(jié)單元調(diào)整所述切割噴嘴至所述目標切割角度；

通過所述移動控制模塊，控制所述切割噴嘴沿所述目標切割軌跡執(zhí)行切割操作。

本發(fā)明實施例的計算機存儲介質(zhì)，可以采用一個或多個計算機可讀的介質(zhì)的任意組合。計算機可讀介質(zhì)可以是計算機可讀信號介質(zhì)或者計算機可讀存儲介質(zhì)。計算機可讀存儲介質(zhì)例如可以是——但不限于——電、磁、光、電磁、紅外線、或半導(dǎo)體的系統(tǒng)、裝置或器件，或者任意以上的組合。計算機可讀存儲介質(zhì)的更具體的例子(非窮舉的列表)包括：具有一個或多個導(dǎo)線的電連接、便攜式計算機磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲器(EPROM或閃存)、光纖、便攜式緊湊磁盤只讀存儲器(CD-ROM)、光存儲器件、磁存儲器件、或者上述的任意合適的組合。在本文件中，計算機可讀存儲介質(zhì)可以是任何包含或存儲程序的有形介質(zhì)，該程序可以被指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用。

計算機可讀的信號介質(zhì)可以包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的數(shù)據(jù)信號，其中承載了計算機可讀的程序代碼。這種傳播的數(shù)據(jù)信號可以采用多種形式，包括但不限于電磁信號、光信號或上述的任意合適的組合。計算機可讀的信號介質(zhì)還可以是計算機可讀存儲介質(zhì)以外的任何計算機可讀介質(zhì)，該計算機可讀介質(zhì)可以發(fā)送、傳播或者傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用的程序。

計算機可讀介質(zhì)上包含的程序代碼可以用任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)傳輸，包括——但不限于無線、電線、光纜、RF等等，或者上述的任意合適的組合。

可以以一種或多種程序設(shè)計語言或其組合來編寫用于執(zhí)行本發(fā)明操作的計算機程序代碼，所述程序設(shè)計語言包括面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言—諸如Java、Smalltalk、C++，還包括常規(guī)的過程式程序設(shè)計語言—諸如“C”語言或類似的程序設(shè)計語言。程序代碼可以完全地在用戶計算機上執(zhí)行、部分地在用戶計算機上執(zhí)行、作為一個獨立的軟件包執(zhí)行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執(zhí)行、或者完全在遠程計算機或服務(wù)器上執(zhí)行。在涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網(wǎng)絡(luò)——包括局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)—連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利用因特網(wǎng)服務(wù)提供商來通過因特網(wǎng)連接)。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。