切割機器人及切割方法
隨著科技的不斷進步，機器人技術得到了迅速發展，作為機器人技術的重要分支，切割機器人被廣泛應用于工業切割領域，極大地提高了工業生產水平。
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，依靠切割人員的經驗完成切割任務，切割精度較差，切割效率較低，同時，現有的氣割機器人結構復雜，對于難以移動的大型結構器件，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。
發明內容
本發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，本發明實施例提供了一種切割機器人，包括：切割執行模塊、移動控制模塊和機器人本體；所述切割執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；
所述切割執行模塊包括切割噴嘴、夾持單元、調節閥門和角度調節單元；
所述切割噴嘴，用于通過氣體燃燒產生的高溫火焰執行切割操作；
所述夾持單元，用于夾持所述切割噴嘴；
所述調節閥門，用于調節所述切割噴嘴中的氣體流量；
所述角度調節單元，用于調節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行模塊，用于控制所述切割執行模塊的移動；
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，用于帶動所述車架移動；
所述動力模塊，位于所述車架內部，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，位于所述車架內部，用于檢測所述機器人本體的姿態信息；
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，本發明實施例提供了一種切割方法，包括：
當獲取到目標切割任務時，解析所述目標切割任務，以獲取任務信息；其中，所述任務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，并根據陀螺儀記錄的姿態信息，調整所述機器人本體的姿態；
通過移動控制模塊控制切割噴嘴移動至所述目標切割點，并通過角度調節單元調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行切割操作。
第三方面，本發明實施例提供了一種切割裝置，包括：
切割任務解析模塊，用于當獲取到目標切割任務時，解析所述目標切割任務，以獲取任務信息；其中，所述任務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，并根據陀螺儀記錄的姿態信息，調整所述機器人本體的姿態；
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，并通過角度調節單元調整所述切割噴嘴至所述目標切割角度；
切割操作執行模塊，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行切割操作。
第四方面，本發明實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如本發明任意實施例所述的切割方法。
本發明實施例提供的技術方案，通過移動控制模塊對切割噴嘴的位置控制，調節閥門對氣體流量的調節，以及角度調節單元對切割噴嘴的切割角度的控制，實現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構器件，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是本發明實施例一提供的一種切割機器人的結構框圖；
圖1B是本發明實施例一提供的移動方向示意圖；
圖1C是本發明實施例一提供的一種切割機器人的機器人本體的結構框圖；
圖1D是本發明實施例一提供的一種切割機器人的履帶輪的結構框圖；
圖2是本發明實施例二提供的一種切割方法的流程圖；
圖3是本發明實施例三提供的一種切割裝置的結構框圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。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明相關的部分而非全部結構。
實施例一
圖1A為本發明實施例一提供的一種切割機器人的結構框圖，該切割機器人包括：切割執行模塊11、移動控制模塊12和機器人本體13；所述切割執行模塊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；
所述切割執行模塊11包括切割噴嘴111、夾持單元112、調節閥門113和角度調節單元114；
所述切割噴嘴111，用于通過氣體燃燒產生的高溫火焰執行切割操作；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；調節閥門113，用于調節所述切割噴嘴111中的氣體流量；調節閥門113可以調節混合氣管中混合氣體的流量，也可以調節純氧氣管中氧氣的流量；角度調節單元114，用于調節所述切割噴嘴111的切割角度。
所述移動控制模塊12，分別連接所述切割執行模塊11和所述機器人本體13，用于控制所述切割執行模塊11的移動；切割執行模塊11在執行切割任務時，需要移動至不同的切割起點，還需要從切割起點處執行不同方向的切割操作，因此，移動控制模塊12為切割執行模塊11提供了不同方向的拖動力。
可選的，在本發明實施例中，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，水平方向對應機器人本體13的左右方向，豎直方向對應機器人本體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；滾珠絲杠是將旋轉運動轉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，在本發明實施例中，利用滾珠絲杠中滾珠回轉運動產生的動能拖動切割執行模塊11沿直線方向運動；滾珠絲杠可以包括螺桿、螺母、鋼球、預壓片、反向器和防塵器等部件，在本發明實施例中，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，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**轉動鏈條1322、第二轉動鏈條1323和連接鏈條1324，其中，連接鏈條1324分別連接**轉動鏈條1322和第二轉動鏈條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進行姿態調整，以此來適應待切割物體表面，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，在發明實施例中，所述機器人本體13還包括吸附模塊和用于驅動吸附模塊升降的升降機構；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；當執行吸附操作時，升降機構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；當結束吸附操作時，升降機構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在執行切割操作時，需要保證機器人本體13的穩定，防止出現滑動，導致切割軌跡偏離，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的穩定；特別的，如果所述待切割物體為導磁材料，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內部，用于檢測所述機器人本體13的姿態信息；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，姿態信息可能會發生偏移，因此，通過機器人本體13內部安裝的陀螺儀(例如，九軸陀螺儀)實時獲取機器人本體13的姿態信息變化，在切割噴嘴111執行切割操作前，調整機器人本體13的姿態，保證姿態穩定；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。
本發明實施例提供的技術方案，通過移動控制模塊對切割噴嘴的位置控制，調節閥門對氣體流量的調節，以及角度調節單元對切割噴嘴的切割角度的控制，實現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構器件，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行切割操作，該方法可以由本發明實施例三中的切割裝置來執行，該裝置可以通過軟件和/或硬件的方式實現，并集成在切割機器人中，該方法具體包括如下步驟：
S210、當獲取到目標切割任務時，解析所述目標切割任務，以獲取任務信息；其中，所述任務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，并根據陀螺儀記錄的姿態信息，調整所述機器人本體的姿態。
切割機器人在移動過程中，姿態信息可能會發生了改變，因此，在切割機器人到達目標位置點后，需要根據陀螺儀記錄的姿態信息調整機器人本體的姿態。
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，并通過角度調節單元調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行切割操作。
本發明實施例提供的技術方案，根據解析目標切割任務獲取的任務信息，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，通過角度調節單元調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是本發明實施例三提供的一種切割裝置的結構框圖，該裝置具體包括：切割任務解析模塊310、位置及姿態控制模塊320、切割噴嘴控制模塊330和內切割操作執行模塊340。
切割任務解析模塊310，用于當獲取到目標切割任務時，解析所述目標切割任務，以獲取任務信息；其中，所述任務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，并根據陀螺儀記錄的姿態信息，調整所述機器人本體的姿態；
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，并通過角度調節單元調整所述切割噴嘴至所述目標切割角度；
切割操作執行模塊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行切割操作。
本發明實施例提供的技術方案，根據解析目標切割任務獲取的任務信息，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，通過角度調節單元調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。
上述裝置可執行本發明任意實施例所提供的切割方法，具備執行方法相應的功能模塊和有益效果。未在本實施例中詳盡描述的技術細節，可參見本發明任意實施例提供的方法。
實施例四
本發明實施例四還提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時實現如本發明任意實施例所述的切割方法，具體包括：
當獲取到目標切割任務時，解析所述目標切割任務，以獲取任務信息；其中，所述任務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，并根據陀螺儀記錄的姿態信息，調整所述機器人本體的姿態；
通過移動控制模塊控制切割噴嘴移動至所述目標切割點，并通過角度調節單元調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行切割操作。
本發明實施例的計算機存儲介質，可以采用一個或多個計算機可讀的介質的任意組合。計算機可讀介質可以是計算機可讀信號介質或者計算機可讀存儲介質。計算機可讀存儲介質例如可以是——但不限于——電、磁、光、電磁、紅外線、或半導體的系統、裝置或器件，或者任意以上的組合。計算機可讀存儲介質的更具體的例子(非窮舉的列表)包括：具有一個或多個導線的電連接、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可以是任何包含或存儲程序的有形介質，該程序可以被指令執行系統、裝置或者器件使用或者與其結合使用。
計算機可讀的信號介質可以包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的數據信號，其中承載了計算機可讀的程序代碼。這種傳播的數據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還可以是計算機可讀存儲介質以外的任何計算機可讀介質，該計算機可讀介質可以發送、傳播或者傳輸用于由指令執行系統、裝置或者器件使用或者與其結合使用的程序。
計算機可讀介質上包含的程序代碼可以用任何適當的介質傳輸，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計語言或其組合來編寫用于執行本發明操作的計算機程序代碼，所述程序設計語言包括面向對象的程序設計語言—諸如Java、Smalltalk、C++，還包括常規的過程式程序設計語言—諸如“C”語言或類似的程序設計語言。程序代碼可以完全地在用戶計算機上執行、部分地在用戶計算機上執行、作為一個獨立的軟件包執行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執行、或者完全在遠程計算機或服務器上執行。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絡——包括局域網(LAN)或廣域網(WAN)—連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利用因特網服務提供商來通過因特網連接)。
注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。
