PR1400型焊接机器人结构优化与精度补偿

发布时间：2018-06-01 16:36

  本文选题：焊接机器人 + ANSYS　； 参考：《南京理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：焊接机器人在自动化焊接领域发挥着不可替代的作用。本文以六自由度PR1400焊接机器人为研究对象,对其结构进行了基于尺寸多目标、拓扑优化等方法的优化设计。同时针对焊机机器人一直存在的绝对定位精度较差的问题,建立了结构误差模型并进行参数辨识,通过仿真实验验证,有效地提高了 PR1400型焊接机器人的绝对定位精度。主要内容如下:(1)通过ADAMS仿真,得到PR1400型焊接机器人主要零部件在危险姿态下的受力,为有限元分析提供边界条件。建立PR1400焊接机器人的有限元模型,运用ANSYS Workbench对现有结构进行有限元分析,得到其主要零件危险姿态下的应力、应变云图及固有振型。确定结构是否会发生共振,并为后续结构优化设计提供数据支撑。(2)设计针对PR1400焊接机器人的应力应变实验,采集其应力应变数据,以验证ANSYS Workbench分析结果的准确性。(3)根据ANSYS Workbench的分析结果,对PR1400焊接机器人的主要零件进行了尺寸多目标优化、拓扑优化设计,并对优化后的结构再次进行有限元分析,结果显示优化效果良好。(4)对影响焊接机器人精度的因素进行了分析,提出了一种基于CMPC和MDH的6参数模型的机器人运动学建模方法,建立了焊接机器人的误差模型,并采用最小二乘法对误差进行辨识,对焊接机器人运动参数进行修正补偿。设计了仿真实验,结果显示经过补偿后,焊接机器人的精度得到有效提升。
[Abstract]:Welding robot plays an irreplaceable role in the field of automatic welding. In this paper, the PR1400 welding robot with six degrees of freedom is taken as the research object. The structure of the robot is optimized based on the methods of size multi-objective, topology optimization and so on. At the same time, aiming at the problem of poor absolute positioning accuracy of welding robot, the structural error model and parameter identification are established. The simulation results show that the absolute positioning accuracy of PR1400 welding robot is improved effectively. The main contents are as follows: (1) through ADAMS simulation, the force of the main components of PR1400 welding robot under dangerous posture is obtained, which provides boundary conditions for finite element analysis. The finite element model of PR1400 welding robot is established, and the finite element analysis of the existing structure is carried out by using ANSYS Workbench. The stress, strain cloud diagram and natural mode of the main parts are obtained under the dangerous posture of the main parts. Determine whether the structure will resonate or not, and provide data support for the subsequent structural optimization design. (2) Design the stress-strain experiment for PR1400 welding robot, and collect the stress-strain data. To verify the accuracy of ANSYS Workbench analysis results. (3) according to the results of ANSYS Workbench analysis, the main parts of PR1400 welding robot are optimized by multi-objective dimension and topology optimization, and the optimized structure is analyzed again by finite element method. The results show that the optimization effect is good. The factors affecting the precision of welding robot are analyzed. A kinematics modeling method of robot based on CMPC and MDH is proposed, and the error model of welding robot is established. The error is identified by the least square method and the motion parameters of the welding robot are corrected and compensated. The simulation results show that the precision of the welding robot is improved effectively after the compensation.
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG409

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴林;张广军;高洪明;;焊接机器人技术[J];中国表面工程;2006年S1期

2 ;焊接自动线和焊接机器人[J];机械制造文摘(焊接分册);2008年01期

3 ;2012’中国焊接产业论坛(一号通知)——焊接机器人[J];金属加工(热加工);2012年06期

4 刘伟斌;李勇;王永刚;朱瑞博;;焊接机器人工作站优化设计与应用[J];金属加工(热加工);2012年18期

5 李自轩;田斌;王润之;;焊接机器人的盛宴[J];金属加工(热加工);2012年14期

6 李丽;龙卫权;;首台焊接机器人入驻桂林橡机[J];橡塑技术与装备;2013年06期

7 ;桂林橡机厂首台焊接机器人“上岗”[J];金属加工(热加工);2013年10期

8 龚逸文;;焊接机器人装置[J];焊接技术;1986年05期

9 ;金兴达公司引进焊接机器人[J];金属加工(热加工);2014年06期

10 毛鹏军,黄石生,李阳,薛家祥,王秀媛,陆沛涛;焊接机器人技术发展的回顾与展望[J];焊接;2001年08期

相关会议论文 前10条

1 郭勇;;焊接机器人系统的应用[A];中西南十省区（市）焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年

2 张东卫;王建强;高锋;王建辉;李北群;成二辉;王志强;;焊接机器人在海洋工程行业的应用探索[A];第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集(下)[C];2011年

3 刘升鹏;叶桦;王丹;;工业焊接机器人安全保护系统的设计与实现[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第一分册）[C];2009年

4 蒋力培;薛龙;邹勇;黄继强;梁亚军;;智能焊接机器人研究与应用[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年

5 戴光平;;摩托车焊接专机及焊接机器人技术经济刍析[A];重庆汽车摩托车、焊接、涂装学术研讨会文集[C];2000年

6 戴光平;;焊接机器人故障诊断及维修技术[A];重庆汽车摩托车、焊接、涂装学术研讨会文集[C];2000年

7 李庆;孟基海;王蕾;;焊接机器人在长安汽车股份公司的应用及存在问题[A];与时俱进 追求卓越——中国机械工程学会焊接学会四十周年、中国焊接协会十五周年纪念文集[C];2002年

8 侯建伟;武亚鹏;;焊接机器人出现气孔的排查方法及解决措施[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

9 马蓉;李春亮;覃剑;;焊接机器人在工程机械制造中的应用与研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

10 王治富;李丽芹;冯唯;;焊接机器人在解放卡车焊装线的应用[A];第三届十省区市机械工程学会科技论坛暨黑龙江省机械工程学会2007年年会论文（摘要）集[C];2007年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 彭华;四川建安工业有限责任公司：建成我市首条焊接机器人生产线[N];雅安日报;2009年

2 杜伟伟;国内投入使用首条船舶焊接机器人生产线[N];中国船舶报;2008年

3 记者 汪永安;科学岛研发五自由度焊接机器人[N];安徽日报;2013年

4 广言;大宇成功研发LNG船用焊接机器人[N];中国船舶报;2008年

5 周鲁;新研股份启用焊接机器人生产线[N];中国县域经济报;2013年

6 曹勇邋周铮;“昆山Ⅰ号”正在申报8项专利[N];新华日报;2007年

7 记者 周鲁;拟启用焊接机器人生产线 新研股份抢滩玉米收获机市场[N];上海证券报;2013年

8 于洋;智能焊接机器人完成高难项目[N];科技日报;2007年

9 杜伟伟;江苏科大开展焊接机器人装备攻关[N];中国船舶报;2008年

10 金恭;“鸟巢”工程机器人显身手[N];建筑时报;2006年

相关博士学位论文 前8条

1 杜宏旺;接管焊接机器人关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 叶艳辉;小型移动焊接机器人系统设计及优化[D];南昌大学;2015年

3 洪波;电弧传感移动式焊接机器人的数学建模及仿真[D];湘潭大学;2005年

4 毛志伟;旋转电弧传感移动焊接机器人机构设计与仿真[D];南昌大学;2007年

5 罗雨;海底管道铺设焊接机器人系统研究[D];北京化工大学;2012年

6 任福深;基于PC+DSP模式的管道插接专用焊接机器人系统研究[D];北京工业大学;2009年

7 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年

8 梁志敏;遥控焊接机器人任务空间的三维重建研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 龚成;船舶制造爬行式焊接机器人控制系统的研究[D];华南理工大学;2015年

2 梅寒;焊接机器人专用MAG逆变焊接电源设计及工艺试验[D];北京建筑大学;2015年

3 付晓龙;管—管相贯线焊接机器人运行轨迹及焊接工艺的研究[D];上海工程技术大学;2015年

4 张小光;重载焊接机器人系统建模与仿真研究[D];沈阳大学;2015年

5 姜家高;应用于焊接机器人的变位机控制研究[D];沈阳大学;2015年

6 李生保;大直径对接管焊接机器人的研究[D];内蒙古工业大学;2015年

7 廖继芳;六自由度焊接机器人样机制作及动态性能的研究[D];广西大学;2015年

8 彭园;移动焊接机器人控制系统硬件设计[D];南昌大学;2015年

9 江民新;XYZR焊接机器人小车结构设计及特性研究[D];南昌大学;2015年

10 沈迪超;焊接机器人运动路径优化仿真分析[D];长春理工大学;2015年

，

本文编号：1964895