K/Y型管接头焊接机器人机械系统设计及仿真

发布时间：2021-04-29 00:14

　　随着海洋石油资源的开发活动不断加强,海洋钻采平台的需求量大幅上升。管管相贯的导管架接头形式在海洋平台中大量出现,目前此类管接头的焊接多采用手工施焊,焊接效率低。导管架接头的高效自动化焊接在管道组装工程中具有重要的意义。本论文的开展基于天津市科技支撑计划重点项目"K/Y型导管架焊接机器人",已有的管道接头焊接机器人大多针对正交、小尺寸的T型管接头焊接件,其对于海洋平台中K/Y型大尺寸斜交接头形式的相贯线焊缝无法有效施焊,为了实现K/Y型相贯管接头焊缝的自动化焊接,大幅降低此类管道焊接现场工人的劳动强度、改善其工作环境,并有效提高焊接质量和效率,本文设计研制了一种K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人。在充分调研国内外管道自动焊接机器人研究现状的基础上,深入分析了 K/Y型管接头空间相贯线焊缝的特点,建立了管道斜交相贯线的数学模型及相贯线焊缝的特征坐标系,提出一种圆柱坐标型操作机构与二自由度差速手腕机构结合的机器人结构设计方案,该机器人具有5个自由度,即可满足机器人自由度的使用要求又能实现灵活避障的目的。为了保证机器人结构强度,对所设计的机器人在危险工况下的力学性能进行了分析,利用Ansys ... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
学位论文主要创新点
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景及意义
    1.2 焊接机器人的发展现状
    1.3 管接头焊接机器人国内外研究现状
        1.3.1 国外管接头焊接机器人研究现状
        1.3.2 国内管接头焊接机器人研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第二章 K/Y型管接头相贯线数学模型
    2.1 K/Y型相贯管接头简介
    2.2 相贯线的数学模型
    2.3 相贯线焊缝姿态模型
    2.4 本章小结
第三章 相贯接头焊接机器人结构设计
    3.1 机器人结构设计基本要求
    3.2 机器人操作机构分析
    3.3 基于相贯线数学模型的机器人结构设计
        3.3.1 机器人自由度分析
        3.3.2 机器人基座结构设计
        3.3.3 机器人机械臂结构设计
        3.3.4 机器人手腕结构设计
        3.3.5 机器人整机结构模型
    3.4 相贯接头焊接机器人参数设计
    3.5 本章小结
第四章 相贯接头焊接机器人结构力学性能分析
    4.1 机器人结构有限元模型的建立
    4.2 机器人结构静力学分析
    4.3 机器人结构模态分析
    4.4 本章小结
第五章 相贯接头焊接机器人运动学分析
    5.1 机器人位姿的描述
    5.2 机器人连杆坐标系的建立方法
    5.3 相贯接头焊接机器人运动学分析
        5.3.1 机器人正运动学分析
        5.3.2 机器人逆运动学分析
    5.4 相贯接头焊接机器人工作空间仿真
    5.5 本章小结
第六章 相贯接头焊接机器人的轨迹规划与仿真
    6.1 相贯线焊缝的轨迹规划
        6.1.1 焊枪姿态模型的建立
        6.1.2 笛卡尔空间相贯线轨迹规划
        6.1.3 机器人关节速度求解
        6.1.4 机器人关节加速度求解
    6.2 基于Robotics Toolbox的相贯线轨迹规划仿真
        6.2.1 机器人模型的建立
        6.2.2 相贯线轨迹规划仿真
    6.3 本章小结
第七章 结论
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3166448