旋转电弧传感轮式移动焊接机器人壁面横焊焊缝跟踪控制仿真

发布时间：2023-04-29 16:45

　　目前工业制造领域,许多大型机械设备通过焊接加工而成,比如大型船舶采用分段制造,并通过焊接组装,工作量大且环境恶劣,船体壁面焊接难度大,人工焊接效率低、成本高且存在着危险性,为此可用机器人去代替人工,实现自动化焊接。本文以一种新型的轮式移动焊接机器人为平台,对机器人在壁面横焊焊缝跟踪进行理论仿真,为实现机器人壁面焊接提供理论基础。机器人采用旋转电弧传感器进行偏差识别,机器人本体具有复合磁轮的移动机构,且底部具有磁吸附机构,可提供机器人壁面焊接的吸附力,通过对机器人壁面的受力分析,得出机器人的安全条件,采用Pro/E建立机器人的三维模型,并导入ADAMS建立机器人的虚拟样机模型,对机器人样机模型进行了运动仿真,验证了机器人模型的正确性,机器人可进行壁面的焊缝跟踪仿真研究。根据机器人的组成结构,机器人本体只对焊缝粗跟踪,横向滑块需调整焊枪对焊缝准确跟踪,对机器人本体设计PID控制器,滑块部分设计模糊PID控制器,为提高焊缝跟踪精度,在PID参数的模糊整定规则中加入RN(负零)、RP(正零),实现机器人准确的跟踪焊缝轨迹。为模拟旋转电弧提取偏差,根据焊丝模型建立虚拟焊缝,获取电弧长度。采用特征...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源、研究的目的及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的目的及意义
    1.2 课题相关技术及国内外发展情况
        1.2.1 爬壁移动机器人机构研究现状
        1.2.2 焊缝跟踪传感器技术
        1.2.3 旋转电弧偏差识别方法
        1.2.4 焊缝跟踪控制技术
    1.3 课题主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 旋转电弧爬壁焊接机器人系统
    2.1 引言
    2.2 焊接机器人系统
    2.3 爬壁焊接机器人本体结构
    2.4 爬壁焊接机器人安全性分析
        2.4.1 静止受力分析
        2.4.2 运动时安全条件
    2.5 本章小结
第3章 旋转电弧爬壁焊接机器人虚拟样机模型及运动仿真
    3.1 引言
    3.2 焊接机器人虚拟样机模型
        3.2.1 焊接机器人建模及模型简化
        3.2.2 焊接机器人三维模型的导入
        3.2.3 建立虚拟样机模型
    3.3 机器人虚拟样机模型运动仿真
        3.3.1 机器人运动仿真测试
        3.3.2 竖直壁面水平直线运动仿真
    3.4 本章小结
第4章 焊缝跟踪偏差识别及控制器设计
    4.1 引言
    4.2 机器人焊缝跟踪问题描述
    4.3 机器人误差模型
    4.4 特征平面法偏差识别原理
    4.5 焊缝跟踪控制器的设计
        4.5.1 PID控制
        4.5.2 参数自整定模糊PID控制
    4.6 本章小结
第5章 机器人壁面横焊焊缝跟踪控制仿真研究
    5.1 引言
    5.2 壁面V形虚拟焊缝的建立
    5.3 机器人ADAMS与 MATLAB联合控制仿真模型
    5.4 机器人壁面焊缝联合控制仿真分析
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3805352