轮腿复合爬壁焊接机器人研制与动力学特性研究
发布时间：2021-12-09 03:50
实现大型钢结构件的现场焊接自动化是缩短焊接制造周期,降低焊接制造成本,改善焊接制造质量的关键。爬壁机器人能够携带作业工具在多种形式的壁面上实现移动作业,在作业灵活性和柔性等方面具有很大的优势,将爬壁机器人技术与自动焊接技术相结合,成为解决大型钢结构件的现场自动化焊接难题的有效途径。本文在总结和分析国内外爬壁机器人技术的基础上,针对大型钢结构件的现场焊接环境特点和实际焊接作业需求,研制了一种永磁吸附轮腿复合爬壁焊接机器人,并对机器人的移动吸附原理、理论设计与优化、运动学和动力学建模分析等相关理论和技术进行了深入研究。针对爬壁焊接机器人设计中面临的平稳移动与环境适应、可靠吸附与灵活运动的矛盾问题,结合腿足式移动机构复杂环境的适应性、轮式移动机构连续平稳的移动性以及非接触式永磁吸附系统吸附力的可控性特点,提出了非接触式永磁吸附系统与轮腿复合移动机构相结合的爬壁机器人构型方案。为了实现机器人对焊枪位置和姿态的灵活、精确控制,提出了包含2个移动关节和2个转动关节的焊接执行机构构型方案。基于上述构型方案,设计了包括摆动轮腿机构、升降轮腿机构、柔性车架和焊接执行机构在内的爬壁焊接机器人本体结构。为了...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
大型钢结
第1章绪论5侧，两个万向从动轮位于移动平台的前后两端，移动平台上安装有十字滑块机构，用于实现焊枪位置的调整。南昌大学针对平面弯曲焊缝焊接研制了一种自主移动焊接机器人[15]。机器人本体由轮式移动平台和十字滑块机构组成，轮式移动平台采用左右两共轴驱动轮，前端一球形万向从动轮结构，十字滑块机构末端装有旋转电弧传感器，既作为焊炬使用，又作为焊缝跟踪传感器进行焊缝偏差识别。上述自主移动焊接机器人主要为针对水平作业面上的焊接作业所研制，而对于大型钢结构件的立面和空间曲面上的焊接作业却无能为力。1.2.1.3全位置自主移动焊接机器人全位置自主移动焊接机器人，即爬壁焊接机器人，其本体通常由可在工件表面全位置自主移动的爬壁机器人和多自由度的焊接执行机构组成。与轨道式和平面自主移动式焊接机器人相比，全位置自主移动焊接机器人在作业灵活性、可达性和柔性等方面具有明显的优势。北京石油化工学院研制了一种无导轨全位置球罐焊接机器人[16,17]，如图1.2所示。机器人移动平台采用四轮柔性结构，左右两侧磁轮座与车架通过铰链机构链接，可发生相对偏转，磁轮与钢板形成封闭磁路，依靠磁吸附力能够保证各轮同时与球罐表面紧密接触。德国亚琛工业大学研制了一种曲面自适应全位置焊接机器人[18]，如图1.3所示。机器人移动平台包含四组永磁驱动轮和两个永磁万向从动轮，四组驱动轮并列安置于移动平台前端，并通过柔性铰链机构相互连接，两个万向从动轮安装于移动平台后端起支撑作用，在磁吸附力的作用下，四组驱动轮能够被动调整相对姿态与壁面形成稳定接触，从而自动适应工件表面形貌和曲率的变化。图1.2无导轨全位置球罐焊接机器人图1.3曲面自适应全位置焊接机器人
第1章绪论5侧，两个万向从动轮位于移动平台的前后两端，移动平台上安装有十字滑块机构，用于实现焊枪位置的调整。南昌大学针对平面弯曲焊缝焊接研制了一种自主移动焊接机器人[15]。机器人本体由轮式移动平台和十字滑块机构组成，轮式移动平台采用左右两共轴驱动轮，前端一球形万向从动轮结构，十字滑块机构末端装有旋转电弧传感器，既作为焊炬使用，又作为焊缝跟踪传感器进行焊缝偏差识别。上述自主移动焊接机器人主要为针对水平作业面上的焊接作业所研制，而对于大型钢结构件的立面和空间曲面上的焊接作业却无能为力。1.2.1.3全位置自主移动焊接机器人全位置自主移动焊接机器人，即爬壁焊接机器人，其本体通常由可在工件表面全位置自主移动的爬壁机器人和多自由度的焊接执行机构组成。与轨道式和平面自主移动式焊接机器人相比，全位置自主移动焊接机器人在作业灵活性、可达性和柔性等方面具有明显的优势。北京石油化工学院研制了一种无导轨全位置球罐焊接机器人[16,17]，如图1.2所示。机器人移动平台采用四轮柔性结构，左右两侧磁轮座与车架通过铰链机构链接，可发生相对偏转，磁轮与钢板形成封闭磁路，依靠磁吸附力能够保证各轮同时与球罐表面紧密接触。德国亚琛工业大学研制了一种曲面自适应全位置焊接机器人[18]，如图1.3所示。机器人移动平台包含四组永磁驱动轮和两个永磁万向从动轮，四组驱动轮并列安置于移动平台前端，并通过柔性铰链机构相互连接，两个万向从动轮安装于移动平台后端起支撑作用，在磁吸附力的作用下，四组驱动轮能够被动调整相对姿态与壁面形成稳定接触，从而自动适应工件表面形貌和曲率的变化。图1.2无导轨全位置球罐焊接机器人图1.3曲面自适应全位置焊接机器人
本文编号：3529860
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
大型钢结
第1章绪论5侧，两个万向从动轮位于移动平台的前后两端，移动平台上安装有十字滑块机构，用于实现焊枪位置的调整。南昌大学针对平面弯曲焊缝焊接研制了一种自主移动焊接机器人[15]。机器人本体由轮式移动平台和十字滑块机构组成，轮式移动平台采用左右两共轴驱动轮，前端一球形万向从动轮结构，十字滑块机构末端装有旋转电弧传感器，既作为焊炬使用，又作为焊缝跟踪传感器进行焊缝偏差识别。上述自主移动焊接机器人主要为针对水平作业面上的焊接作业所研制，而对于大型钢结构件的立面和空间曲面上的焊接作业却无能为力。1.2.1.3全位置自主移动焊接机器人全位置自主移动焊接机器人，即爬壁焊接机器人，其本体通常由可在工件表面全位置自主移动的爬壁机器人和多自由度的焊接执行机构组成。与轨道式和平面自主移动式焊接机器人相比，全位置自主移动焊接机器人在作业灵活性、可达性和柔性等方面具有明显的优势。北京石油化工学院研制了一种无导轨全位置球罐焊接机器人[16,17]，如图1.2所示。机器人移动平台采用四轮柔性结构，左右两侧磁轮座与车架通过铰链机构链接，可发生相对偏转，磁轮与钢板形成封闭磁路，依靠磁吸附力能够保证各轮同时与球罐表面紧密接触。德国亚琛工业大学研制了一种曲面自适应全位置焊接机器人[18]，如图1.3所示。机器人移动平台包含四组永磁驱动轮和两个永磁万向从动轮，四组驱动轮并列安置于移动平台前端，并通过柔性铰链机构相互连接，两个万向从动轮安装于移动平台后端起支撑作用，在磁吸附力的作用下，四组驱动轮能够被动调整相对姿态与壁面形成稳定接触，从而自动适应工件表面形貌和曲率的变化。图1.2无导轨全位置球罐焊接机器人图1.3曲面自适应全位置焊接机器人
第1章绪论5侧，两个万向从动轮位于移动平台的前后两端，移动平台上安装有十字滑块机构，用于实现焊枪位置的调整。南昌大学针对平面弯曲焊缝焊接研制了一种自主移动焊接机器人[15]。机器人本体由轮式移动平台和十字滑块机构组成，轮式移动平台采用左右两共轴驱动轮，前端一球形万向从动轮结构，十字滑块机构末端装有旋转电弧传感器，既作为焊炬使用，又作为焊缝跟踪传感器进行焊缝偏差识别。上述自主移动焊接机器人主要为针对水平作业面上的焊接作业所研制，而对于大型钢结构件的立面和空间曲面上的焊接作业却无能为力。1.2.1.3全位置自主移动焊接机器人全位置自主移动焊接机器人，即爬壁焊接机器人，其本体通常由可在工件表面全位置自主移动的爬壁机器人和多自由度的焊接执行机构组成。与轨道式和平面自主移动式焊接机器人相比，全位置自主移动焊接机器人在作业灵活性、可达性和柔性等方面具有明显的优势。北京石油化工学院研制了一种无导轨全位置球罐焊接机器人[16,17]，如图1.2所示。机器人移动平台采用四轮柔性结构，左右两侧磁轮座与车架通过铰链机构链接，可发生相对偏转，磁轮与钢板形成封闭磁路，依靠磁吸附力能够保证各轮同时与球罐表面紧密接触。德国亚琛工业大学研制了一种曲面自适应全位置焊接机器人[18]，如图1.3所示。机器人移动平台包含四组永磁驱动轮和两个永磁万向从动轮，四组驱动轮并列安置于移动平台前端，并通过柔性铰链机构相互连接，两个万向从动轮安装于移动平台后端起支撑作用，在磁吸附力的作用下，四组驱动轮能够被动调整相对姿态与壁面形成稳定接触，从而自动适应工件表面形貌和曲率的变化。图1.2无导轨全位置球罐焊接机器人图1.3曲面自适应全位置焊接机器人
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