煤矿焊接机器人刚柔耦合动力学与动态特性研究
发布时间：2021-04-18 00:25
随着现代化矿井采煤装备往大型化、自动化方面发展,焊接机器人成为煤矿机械装备制造“无人工厂”的新“工人”,与此同时对煤矿焊接机器人提出了高效率、高精度、适应性快、匹配度高和寿命长的产品性能要求。液压支架作为典型的综采装备,主要是由焊接成形的复杂箱型结构件组成,其特点是内部焊缝密集,以短距离、立体式交叉焊缝为主,多为三维直线和少量的弧线。传统手工焊接因为频繁的引弧、收弧,尤其遇到难以到达的狭小空间时,很容易造成虚焊和漏焊。为了保证焊接机器人在复杂工况下拥有更高精度,减小静态和动态误差,对其进行动力学和动态特性的分析研究是十分必要的。焊接机器人通常是多自由度、强非线性和刚柔耦合的多体系统。其结构的动力学性能是保证高质量完成复杂箱体结构焊接功能的关键,焊接机器人动力学研究同时还关系到正逆运动学,动态特性,结构强度和多体柔性动力学及控制方面的问题,成为众多国内外学者研究的热点。本文以SR165通用焊接机器人为研究对象,以分析影响焊接机器人焊接精度的因素为目的,通过阅读相关文献并总结近几年工业机器人、焊接机器人方面的研究现状,借助现有计算机虚拟仿真、数学建模和数值仿真等相关的技术,开展运动特性和动...
【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
液压支架和顶梁板
中国矿业大学（北京）博士学位论文ABB 公司向客户提供全面的机器人自动化解决方案，IRB2600 焊接机器人如图 1.2 (a)所示，具有载重大和工作域大的特点，也是最先使用中空臂技术的厂家这样可以控制线缆内嵌于各个部件，节拍时间最多可缩短 15%，并且它的手腕异常纤细，尺寸仅为 227×130mm，保证了在更短节拍时间内不间断地进行高品质环形焊接，产量大幅提升。IRB2600 本体重量为 273kg，机器人可靠性强，正常运行时间长；采用独有的运动控制技术，优化机器人加减速性能；具有最佳的轨迹精度和重复定位精度(0.02mm)；有效载荷为 7~20kg，最大到达距离为 1.85m；同时坚固耐用，可以倒置安装。2015 年，宁夏天地奔牛链条公司与 ABB 瑞士公司合作完成六自由度机器人对圆环链的全自动焊接加工生产线的安装，这条生产线是世界首例，它标志着焊接机器人应用于煤矿机械生产制造，对圆环链的制造技术已达国际领先水平。项目建成后，可减少生产一线工人 12 人，大幅度减少生产成本，年新增销售收入 1 亿元，实现利润 1600 万元。
1 绪论台弧焊和点焊焊接机器人，经过三十多年焊接机器人结合现场的应用改造，国接机器人水平紧跟其上，但还是远远无法满足我国焊接生产市场的需求。从 2开始，经过“十一五”、“十二五”规划的支持以及“十三五”的提出，焊接机在现有较高水平的基础上继续发展。通过各个科研院所和企业单位的努力，华弧焊机器人、全自动工业焊接机器人“昆山一号”等陆续问世。目前，国内建立了 9 个机器人产业化基地和 7 个科研基地，其中包括沈阳自动化研究所松机器人公司、哈尔滨工业大学的博实自动化设备有限公司、北京机械工业自研究所机器人开发中心和海尔机器人公司等。针对中厚板焊接的著名公司有唐山开元机器人系统有限公司、厦门思尔特人系统有限公司、昆山华恒焊接股份有限公司这三家。它们的产品主要应用于中厚板的焊接，而这三家制造厂商生产的焊接机器人的工业机器人结构本体来自于：日本神户制钢机器人、瑞典 ABB 机器人、德国 KUKA 机器人。
【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度串联机器人动态误差分析[J]. 侯小雨,朱华炳,王鲁平. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2017(03)
[2]影响弧焊机器人焊接质量的关键因素[J]. 张随丹. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[3]基于ADAMS-Cable的多机吊装刚柔耦合动力学分析[J]. 李瑞强,王欣,高顺德. 港口装卸. 2016(03)
[4]KR16-2焊接机器人逆运动学求解与路径规划[J]. 韩兴国,崔立秀,陈海军,刘晓刚,殷国富. 制造业自动化. 2016(05)
[5]高速和重载下刚柔耦合机器人动力学仿真[J]. 王鑫,史艳国,张庆龄,赵延治. 中国科技论文. 2016(10)
[6]空间机械臂柔性连杆的弯曲形状[J]. 安凯,王飞飞. 动力学与控制学报. 2016(01)
[7]六自由度焊接机器人大臂模态分析及优化[J]. 林义忠,廖继芳,刘庆国,徐俊. 组合机床与自动化加工技术. 2016(02)
[8]柔性机械臂建模及动力学特性分析[J]. 刘旭亮,黄玉平,崔佩娟,徐祯祥. 噪声与振动控制. 2014(06)
[9]末端质量和关节惯量对柔性臂运动稳定性的影响分析[J]. 刘广瑞,吴晓铃,陈园,虞正平. 中国机械工程. 2014(04)
[10]基于刚柔耦合的液压挖掘机机械臂非线性动力学研究[J]. 王相兵,童水光. 振动与冲击. 2014(01)
博士论文
[1]刚柔耦合系统的动力学建模与响应分析[D]. 郭小炜.重庆大学 2016
[2]空间柔性机械臂动力学建模、轨迹规划与振动抑制研究[D]. 杨永泰.北京理工大学 2014
[3]空间柔性机械臂动力学建模分析及在轨抓捕控制[D]. 潘冬.哈尔滨工业大学 2014
[4]工程机械臂系统结构动力学及特性研究[D]. 王相兵.浙江大学 2014
[5]提高串联机械臂运动精度的关键技术研究[D]. 王琨.中国科学技术大学 2013
[6]柔性关节机械臂及其运动学标定和振动抑制的研究[D]. 黎田.哈尔滨工业大学 2012
[7]组合柔性机械臂动力学特性与振动抑制性能的研究[D]. 张庆.南京理工大学 2010
[8]面向测量的多关节运动机构误差模型及标定技术研究[D]. 王一.天津大学 2009
[9]弧焊机器人运动位姿精度与焊缝图像处理技术研究[D]. 蔡广宇.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]UR5型机器人的运动学分析与标定实验研究[D]. 蔡肖肖.浙江理工大学 2017
[2]柔性关节柔性臂杆机械臂动力学建模与振动抑制研究[D]. 杨益波.哈尔滨工业大学 2015
[3]旋转柔性铰接梁建模及振动主动控制研究[D]. 许燕飞.华南理工大学 2015
[4]6R工业机器人运动仿真与轨迹规划[D]. 尹媛媛.合肥工业大学 2015
[5]七自由度打磨机器人操作臂机构分析与运动仿真[D]. 刘哲.辽宁工业大学 2015
[6]工业机器人精度评估与误差补偿研究[D]. 喻敏.南京航空航天大学 2015
[7]六自由度工业机器人的动态特性仿真与实验研究[D]. 刘文文.东北大学 2014
[8]考虑关节柔性的重载工业机器人结构优化研究[D]. 赵欣翔.哈尔滨工业大学 2013
[9]刚—柔耦合机械臂的动力学特性及同步控制研究[D]. 唐玲.东北大学 2011
[10]考虑关节非线性的机械臂抓取动力学建模与分析[D]. 李娜.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3144427
【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
液压支架和顶梁板
中国矿业大学（北京）博士学位论文ABB 公司向客户提供全面的机器人自动化解决方案，IRB2600 焊接机器人如图 1.2 (a)所示，具有载重大和工作域大的特点，也是最先使用中空臂技术的厂家这样可以控制线缆内嵌于各个部件，节拍时间最多可缩短 15%，并且它的手腕异常纤细，尺寸仅为 227×130mm，保证了在更短节拍时间内不间断地进行高品质环形焊接，产量大幅提升。IRB2600 本体重量为 273kg，机器人可靠性强，正常运行时间长；采用独有的运动控制技术，优化机器人加减速性能；具有最佳的轨迹精度和重复定位精度(0.02mm)；有效载荷为 7~20kg，最大到达距离为 1.85m；同时坚固耐用，可以倒置安装。2015 年，宁夏天地奔牛链条公司与 ABB 瑞士公司合作完成六自由度机器人对圆环链的全自动焊接加工生产线的安装，这条生产线是世界首例，它标志着焊接机器人应用于煤矿机械生产制造，对圆环链的制造技术已达国际领先水平。项目建成后，可减少生产一线工人 12 人，大幅度减少生产成本，年新增销售收入 1 亿元，实现利润 1600 万元。
1 绪论台弧焊和点焊焊接机器人，经过三十多年焊接机器人结合现场的应用改造，国接机器人水平紧跟其上，但还是远远无法满足我国焊接生产市场的需求。从 2开始，经过“十一五”、“十二五”规划的支持以及“十三五”的提出，焊接机在现有较高水平的基础上继续发展。通过各个科研院所和企业单位的努力，华弧焊机器人、全自动工业焊接机器人“昆山一号”等陆续问世。目前，国内建立了 9 个机器人产业化基地和 7 个科研基地，其中包括沈阳自动化研究所松机器人公司、哈尔滨工业大学的博实自动化设备有限公司、北京机械工业自研究所机器人开发中心和海尔机器人公司等。针对中厚板焊接的著名公司有唐山开元机器人系统有限公司、厦门思尔特人系统有限公司、昆山华恒焊接股份有限公司这三家。它们的产品主要应用于中厚板的焊接，而这三家制造厂商生产的焊接机器人的工业机器人结构本体来自于：日本神户制钢机器人、瑞典 ABB 机器人、德国 KUKA 机器人。
【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度串联机器人动态误差分析[J]. 侯小雨,朱华炳,王鲁平. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2017(03)
[2]影响弧焊机器人焊接质量的关键因素[J]. 张随丹. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[3]基于ADAMS-Cable的多机吊装刚柔耦合动力学分析[J]. 李瑞强,王欣,高顺德. 港口装卸. 2016(03)
[4]KR16-2焊接机器人逆运动学求解与路径规划[J]. 韩兴国,崔立秀,陈海军,刘晓刚,殷国富. 制造业自动化. 2016(05)
[5]高速和重载下刚柔耦合机器人动力学仿真[J]. 王鑫,史艳国,张庆龄,赵延治. 中国科技论文. 2016(10)
[6]空间机械臂柔性连杆的弯曲形状[J]. 安凯,王飞飞. 动力学与控制学报. 2016(01)
[7]六自由度焊接机器人大臂模态分析及优化[J]. 林义忠,廖继芳,刘庆国,徐俊. 组合机床与自动化加工技术. 2016(02)
[8]柔性机械臂建模及动力学特性分析[J]. 刘旭亮,黄玉平,崔佩娟,徐祯祥. 噪声与振动控制. 2014(06)
[9]末端质量和关节惯量对柔性臂运动稳定性的影响分析[J]. 刘广瑞,吴晓铃,陈园,虞正平. 中国机械工程. 2014(04)
[10]基于刚柔耦合的液压挖掘机机械臂非线性动力学研究[J]. 王相兵,童水光. 振动与冲击. 2014(01)
博士论文
[1]刚柔耦合系统的动力学建模与响应分析[D]. 郭小炜.重庆大学 2016
[2]空间柔性机械臂动力学建模、轨迹规划与振动抑制研究[D]. 杨永泰.北京理工大学 2014
[3]空间柔性机械臂动力学建模分析及在轨抓捕控制[D]. 潘冬.哈尔滨工业大学 2014
[4]工程机械臂系统结构动力学及特性研究[D]. 王相兵.浙江大学 2014
[5]提高串联机械臂运动精度的关键技术研究[D]. 王琨.中国科学技术大学 2013
[6]柔性关节机械臂及其运动学标定和振动抑制的研究[D]. 黎田.哈尔滨工业大学 2012
[7]组合柔性机械臂动力学特性与振动抑制性能的研究[D]. 张庆.南京理工大学 2010
[8]面向测量的多关节运动机构误差模型及标定技术研究[D]. 王一.天津大学 2009
[9]弧焊机器人运动位姿精度与焊缝图像处理技术研究[D]. 蔡广宇.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]UR5型机器人的运动学分析与标定实验研究[D]. 蔡肖肖.浙江理工大学 2017
[2]柔性关节柔性臂杆机械臂动力学建模与振动抑制研究[D]. 杨益波.哈尔滨工业大学 2015
[3]旋转柔性铰接梁建模及振动主动控制研究[D]. 许燕飞.华南理工大学 2015
[4]6R工业机器人运动仿真与轨迹规划[D]. 尹媛媛.合肥工业大学 2015
[5]七自由度打磨机器人操作臂机构分析与运动仿真[D]. 刘哲.辽宁工业大学 2015
[6]工业机器人精度评估与误差补偿研究[D]. 喻敏.南京航空航天大学 2015
[7]六自由度工业机器人的动态特性仿真与实验研究[D]. 刘文文.东北大学 2014
[8]考虑关节柔性的重载工业机器人结构优化研究[D]. 赵欣翔.哈尔滨工业大学 2013
[9]刚—柔耦合机械臂的动力学特性及同步控制研究[D]. 唐玲.东北大学 2011
[10]考虑关节非线性的机械臂抓取动力学建模与分析[D]. 李娜.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3144427
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