直角坐标型弧焊机器人机构与控制方法研究
发布时间：2021-02-20 05:23
随着工业生产对自动化要求的不断提升,移动焊接机器人结构与控制方法的研究成为了焊接领域的热点。本文针对工业生产中常见的类直线焊缝和大曲率焊缝,结合焊接环境中存在的地面不平整特点,设计一款在激光视觉引导下,能够自主完成焊缝跟踪任务的移动焊接机器人,包括机器人结构设计和控制系统的研究。本文的主要研究内容包括:首先基于机器人的实际工作环境和待焊工件的特点来设计移动焊接机器人的运动执行机构,包括移动平台、磁吸附机构和焊枪精确微调机构。由于待焊工件是横向变化小的焊缝,而实际焊接环境中地面又不平整,所以本文研究了一种新型的四轮并联直行移动平台,避免了机器人在焊接过程中因地面不平整导致车轮悬空,机器人打滑的问题;同时为了增强机器人的重心稳定性,基于正弦机构原理设计了可调节磁吸附机构;焊枪精确微调机构利用安装在移动平台上的十字滑台机构。然后,在移动焊接机器人结构设计的基础上,对其进行ADAMS运动学仿真,验证结构设计的合理性。其次,对移动焊接机器人进行运动学建模。针对移动焊接机器人的结构特点,分别对移动平台和焊枪精确微调机构进行运动学分析。结合点激光视觉传感器结构和原理,对焊缝坡口扫描图像的滤波方法进行...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
HK-100焊接小车
图1-2 ABB 底座固定焊接机器人 图1-3 移动焊接机器人对于大型构件，如船舱格子、大型储油罐、桥梁等的焊接，由于这些待焊工件体积较大，移动不方便，焊接任务需要在工件现场完成，传统的焊接机器人不能够完成这样的焊接任务。因此，设计开发出能够安全、可靠、高效完成大型构件焊接任务的可移动焊接机器人是非常有意义的。通常来说，移动焊接机器人由移动平台和固定在移动平台上的机械臂组成，如图 1-3 所示。通过移动平台，移动焊接机器人几乎可以到达任意位置，然后再通过机械臂精确跟踪焊缝来完成焊接任务[6]。可以看出，移动焊接机器人结合了传统焊接机器人和移动机器人的各种优点，能够完成大型构件的跟踪任务，具有广阔的应用前景。平面待焊工件的主要焊缝形式是包括大曲率焊缝或类直线焊缝在内，具有焊缝坡口截面类型复杂，横向变化范围小等特点的焊缝。针对这种焊缝结构，焊接工作通常由工人师傅手工完成或是通过轨道式移动焊接机器人完成。
2为典型的就是汽车生产流水线上应用的焊接机器人。图1-2 ABB 底座固定焊接机器人 图1-3 移动焊接机器人对于大型构件，如船舱格子、大型储油罐、桥梁等的焊接，由于这些待焊工件体积较大，移动不方便，焊接任务需要在工件现场完成，传统的焊接机器人不能够完成这样的焊接任务。因此，设计开发出能够安全、可靠、高效完成大型构件焊接任务的可移动焊接机器人是非常有意义的。通常来说，移动焊接机器人由移动平台和固定在移动平台上的机械臂组成，如图 1-3 所示。通过移动平台，移动焊接机器人几乎可以到达任意位置，然后再通过机械臂精确跟踪焊缝来完成焊接任务[6]。可以看出
【参考文献】：
期刊论文
[1]石油化工行业特种焊接机器人技术现状及发展[J]. 焦向东,朱加雷. 现代焊接. 2016(08)
[2]基于轨迹动态规划的移动机器人焊道自动跟踪[J]. 洪宇翔,都东,潘际銮,李湘文. 焊接学报. 2015(10)
[3]挠性航天器姿态机动的变论域自整定模糊PID控制[J]. 魏凤美,赵育善,师鹏. 中国空间科学技术. 2014(06)
[4]焊缝图像特征信息识别过程中扫描激光视觉传感技术的应用[J]. 崔雪峰,姜影. 电焊机. 2014(12)
[5]爬行式智能焊接机器人与应用试验研究[J]. 邓勇军,桂仲成,盛仲曦,李永龙,肖唐杰,张帆,邓超,董娜,吴建东. 电焊机. 2013(12)
[6]基于扫描激光视觉传感的焊缝图像特征信息识别[J]. 雷正龙,吕涛,陈彦宾,陈宏. 焊接学报. 2013(05)
[7]基于模糊PID控制器的控制方法研究[J]. 王述彦,师宇,冯忠绪. 机械科学与技术. 2011(01)
[8]奥运(鸟巢)工程焊接机器人研究与应用[J]. 蒋力培,邹勇,薛龙,戴为志,张卫义. 电焊机. 2008(04)
[9]船艇冷库模糊控制系统的设计与仿真[J]. 王静. 制冷与空调. 2007(05)
[10]焊缝跟踪的变论域自适应模糊控制[J]. 叶建雄,张华,杨武强. 焊接学报. 2005(12)
博士论文
[1]小型移动焊接机器人系统设计及优化[D]. 叶艳辉.南昌大学 2015
[2]基于视觉伺服的弧焊机器人焊接路径获取方法研究[D]. 周律.上海交通大学 2007
[3]基于视觉传感管道焊接机器人跟踪系统研究[D]. 李慨.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]焊接机器人不规则焊缝自适应控制的研究[D]. 罗威.南昌大学 2017
[2]基于嵌入式运动控制器的弧焊机器人控制系统研究[D]. 刘鹏.哈尔滨工业大学 2017
[3]面向工字钢加强筋轨道式焊接机器人控制系统设计[D]. 李锦文.南昌大学 2017
[4]全方位移动焊接机器人设计与仿真[D]. 范宇.南昌大学 2017
[5]自主移动机器人空间曲面焊缝的识别与跟踪控制研究[D]. 王涛.湘潭大学 2017
[6]移动焊接机器人的轨迹规划与跟踪控制[D]. 孙双双.南京理工大学 2017
[7]直角转弯移动焊接机器人结构设计与仿真[D]. 王帅.南昌大学 2016
[8]弧焊机器人有限元分析及其结构优化[D]. 占阁.哈尔滨工业大学 2016
[9]弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究和实现[D]. 刘念.哈尔滨工业大学 2016
[10]船舶制造爬行式焊接机器人控制系统的研究[D]. 龚成.华南理工大学 2015
本文编号：3042292
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
HK-100焊接小车
图1-2 ABB 底座固定焊接机器人 图1-3 移动焊接机器人对于大型构件，如船舱格子、大型储油罐、桥梁等的焊接，由于这些待焊工件体积较大，移动不方便，焊接任务需要在工件现场完成，传统的焊接机器人不能够完成这样的焊接任务。因此，设计开发出能够安全、可靠、高效完成大型构件焊接任务的可移动焊接机器人是非常有意义的。通常来说，移动焊接机器人由移动平台和固定在移动平台上的机械臂组成，如图 1-3 所示。通过移动平台，移动焊接机器人几乎可以到达任意位置，然后再通过机械臂精确跟踪焊缝来完成焊接任务[6]。可以看出，移动焊接机器人结合了传统焊接机器人和移动机器人的各种优点，能够完成大型构件的跟踪任务，具有广阔的应用前景。平面待焊工件的主要焊缝形式是包括大曲率焊缝或类直线焊缝在内，具有焊缝坡口截面类型复杂，横向变化范围小等特点的焊缝。针对这种焊缝结构，焊接工作通常由工人师傅手工完成或是通过轨道式移动焊接机器人完成。
2为典型的就是汽车生产流水线上应用的焊接机器人。图1-2 ABB 底座固定焊接机器人 图1-3 移动焊接机器人对于大型构件，如船舱格子、大型储油罐、桥梁等的焊接，由于这些待焊工件体积较大，移动不方便，焊接任务需要在工件现场完成，传统的焊接机器人不能够完成这样的焊接任务。因此，设计开发出能够安全、可靠、高效完成大型构件焊接任务的可移动焊接机器人是非常有意义的。通常来说，移动焊接机器人由移动平台和固定在移动平台上的机械臂组成，如图 1-3 所示。通过移动平台，移动焊接机器人几乎可以到达任意位置，然后再通过机械臂精确跟踪焊缝来完成焊接任务[6]。可以看出
【参考文献】：
期刊论文
[1]石油化工行业特种焊接机器人技术现状及发展[J]. 焦向东,朱加雷. 现代焊接. 2016(08)
[2]基于轨迹动态规划的移动机器人焊道自动跟踪[J]. 洪宇翔,都东,潘际銮,李湘文. 焊接学报. 2015(10)
[3]挠性航天器姿态机动的变论域自整定模糊PID控制[J]. 魏凤美,赵育善,师鹏. 中国空间科学技术. 2014(06)
[4]焊缝图像特征信息识别过程中扫描激光视觉传感技术的应用[J]. 崔雪峰,姜影. 电焊机. 2014(12)
[5]爬行式智能焊接机器人与应用试验研究[J]. 邓勇军,桂仲成,盛仲曦,李永龙,肖唐杰,张帆,邓超,董娜,吴建东. 电焊机. 2013(12)
[6]基于扫描激光视觉传感的焊缝图像特征信息识别[J]. 雷正龙,吕涛,陈彦宾,陈宏. 焊接学报. 2013(05)
[7]基于模糊PID控制器的控制方法研究[J]. 王述彦,师宇,冯忠绪. 机械科学与技术. 2011(01)
[8]奥运(鸟巢)工程焊接机器人研究与应用[J]. 蒋力培,邹勇,薛龙,戴为志,张卫义. 电焊机. 2008(04)
[9]船艇冷库模糊控制系统的设计与仿真[J]. 王静. 制冷与空调. 2007(05)
[10]焊缝跟踪的变论域自适应模糊控制[J]. 叶建雄,张华,杨武强. 焊接学报. 2005(12)
博士论文
[1]小型移动焊接机器人系统设计及优化[D]. 叶艳辉.南昌大学 2015
[2]基于视觉伺服的弧焊机器人焊接路径获取方法研究[D]. 周律.上海交通大学 2007
[3]基于视觉传感管道焊接机器人跟踪系统研究[D]. 李慨.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]焊接机器人不规则焊缝自适应控制的研究[D]. 罗威.南昌大学 2017
[2]基于嵌入式运动控制器的弧焊机器人控制系统研究[D]. 刘鹏.哈尔滨工业大学 2017
[3]面向工字钢加强筋轨道式焊接机器人控制系统设计[D]. 李锦文.南昌大学 2017
[4]全方位移动焊接机器人设计与仿真[D]. 范宇.南昌大学 2017
[5]自主移动机器人空间曲面焊缝的识别与跟踪控制研究[D]. 王涛.湘潭大学 2017
[6]移动焊接机器人的轨迹规划与跟踪控制[D]. 孙双双.南京理工大学 2017
[7]直角转弯移动焊接机器人结构设计与仿真[D]. 王帅.南昌大学 2016
[8]弧焊机器人有限元分析及其结构优化[D]. 占阁.哈尔滨工业大学 2016
[9]弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究和实现[D]. 刘念.哈尔滨工业大学 2016
[10]船舶制造爬行式焊接机器人控制系统的研究[D]. 龚成.华南理工大学 2015
本文编号：3042292
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