實(shí)現(xiàn)大型鋼結(jié)構(gòu)件的現(xiàn)場焊接自動化是縮短焊接制造周期,降低焊接制造成本,改善焊接制造質(zhì)量的關(guān)鍵。爬壁機(jī)器人能夠攜帶作業(yè)工具在多種形式的壁面上實(shí)現(xiàn)移動作業(yè),在作業(yè)靈活性和柔性等方面具有很大的優(yōu)勢,將爬壁機(jī)器人技術(shù)與自動焊接技術(shù)相結(jié)合,成為解決大型鋼結(jié)構(gòu)件的現(xiàn)場自動化焊接難題的有效途徑。本文在總結(jié)和分析國內(nèi)外爬壁機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對大型鋼結(jié)構(gòu)件的現(xiàn)場焊接環(huán)境特點(diǎn)和實(shí)際焊接作業(yè)需求,研制了一種永磁吸附輪腿復(fù)合爬壁焊接機(jī)器人,并對機(jī)器人的移動吸附原理、理論設(shè)計(jì)與優(yōu)化、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)建模分析等相關(guān)理論和技術(shù)進(jìn)行了深入研究。針對爬壁焊接機(jī)器人設(shè)計(jì)中面臨的平穩(wěn)移動與環(huán)境適應(yīng)、可靠吸附與靈活運(yùn)動的矛盾問題,結(jié)合腿足式移動機(jī)構(gòu)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性、輪式移動機(jī)構(gòu)連續(xù)平穩(wěn)的移動性以及非接觸式永磁吸附系統(tǒng)吸附力的可控性特點(diǎn),提出了非接觸式永磁吸附系統(tǒng)與輪腿復(fù)合移動機(jī)構(gòu)相結(jié)合的爬壁機(jī)器人構(gòu)型方案。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對焊槍位置和姿態(tài)的靈活、精確控制,提出了包含2個(gè)移動關(guān)節(jié)和2個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)型方案。基于上述構(gòu)型方案,設(shè)計(jì)了包括擺動輪腿機(jī)構(gòu)、升降輪腿機(jī)構(gòu)、柔性車架和焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)在內(nèi)的爬壁焊接機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)。為了... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：187 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

大型鋼結(jié)

第1章緒論5側(cè)，兩個(gè)萬向從動輪位于移動平臺的前后兩端，移動平臺上安裝有十字滑塊機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)焊槍位置的調(diào)整。南昌大學(xué)針對平面彎曲焊縫焊接研制了一種自主移動焊接機(jī)器人[15]。機(jī)器人本體由輪式移動平臺和十字滑塊機(jī)構(gòu)組成，輪式移動平臺采用左右兩共軸驅(qū)動輪，前端一球形萬向從動輪結(jié)構(gòu)，十字滑塊機(jī)構(gòu)末端裝有旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，既作為焊炬使用，又作為焊縫跟蹤傳感器進(jìn)行焊縫偏差識別。上述自主移動焊接機(jī)器人主要為針對水平作業(yè)面上的焊接作業(yè)所研制，而對于大型鋼結(jié)構(gòu)件的立面和空間曲面上的焊接作業(yè)卻無能為力。1.2.1.3全位置自主移動焊接機(jī)器人全位置自主移動焊接機(jī)器人，即爬壁焊接機(jī)器人，其本體通常由可在工件表面全位置自主移動的爬壁機(jī)器人和多自由度的焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。與軌道式和平面自主移動式焊接機(jī)器人相比，全位置自主移動焊接機(jī)器人在作業(yè)靈活性、可達(dá)性和柔性等方面具有明顯的優(yōu)勢。北京石油化工學(xué)院研制了一種無導(dǎo)軌全位置球罐焊接機(jī)器人[16,17]，如圖1.2所示。機(jī)器人移動平臺采用四輪柔性結(jié)構(gòu)，左右兩側(cè)磁輪座與車架通過鉸鏈機(jī)構(gòu)鏈接，可發(fā)生相對偏轉(zhuǎn)，磁輪與鋼板形成封閉磁路，依靠磁吸附力能夠保證各輪同時(shí)與球罐表面緊密接觸。德國亞琛工業(yè)大學(xué)研制了一種曲面自適應(yīng)全位置焊接機(jī)器人[18]，如圖1.3所示。機(jī)器人移動平臺包含四組永磁驅(qū)動輪和兩個(gè)永磁萬向從動輪，四組驅(qū)動輪并列安置于移動平臺前端，并通過柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)相互連接，兩個(gè)萬向從動輪安裝于移動平臺后端起支撐作用，在磁吸附力的作用下，四組驅(qū)動輪能夠被動調(diào)整相對姿態(tài)與壁面形成穩(wěn)定接觸，從而自動適應(yīng)工件表面形貌和曲率的變化。圖1.2無導(dǎo)軌全位置球罐焊接機(jī)器人圖1.3曲面自適應(yīng)全位置焊接機(jī)器人

第1章緒論5側(cè)，兩個(gè)萬向從動輪位于移動平臺的前后兩端，移動平臺上安裝有十字滑塊機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)焊槍位置的調(diào)整。南昌大學(xué)針對平面彎曲焊縫焊接研制了一種自主移動焊接機(jī)器人[15]。機(jī)器人本體由輪式移動平臺和十字滑塊機(jī)構(gòu)組成，輪式移動平臺采用左右兩共軸驅(qū)動輪，前端一球形萬向從動輪結(jié)構(gòu)，十字滑塊機(jī)構(gòu)末端裝有旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，既作為焊炬使用，又作為焊縫跟蹤傳感器進(jìn)行焊縫偏差識別。上述自主移動焊接機(jī)器人主要為針對水平作業(yè)面上的焊接作業(yè)所研制，而對于大型鋼結(jié)構(gòu)件的立面和空間曲面上的焊接作業(yè)卻無能為力。1.2.1.3全位置自主移動焊接機(jī)器人全位置自主移動焊接機(jī)器人，即爬壁焊接機(jī)器人，其本體通常由可在工件表面全位置自主移動的爬壁機(jī)器人和多自由度的焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。與軌道式和平面自主移動式焊接機(jī)器人相比，全位置自主移動焊接機(jī)器人在作業(yè)靈活性、可達(dá)性和柔性等方面具有明顯的優(yōu)勢。北京石油化工學(xué)院研制了一種無導(dǎo)軌全位置球罐焊接機(jī)器人[16,17]，如圖1.2所示。機(jī)器人移動平臺采用四輪柔性結(jié)構(gòu)，左右兩側(cè)磁輪座與車架通過鉸鏈機(jī)構(gòu)鏈接，可發(fā)生相對偏轉(zhuǎn)，磁輪與鋼板形成封閉磁路，依靠磁吸附力能夠保證各輪同時(shí)與球罐表面緊密接觸。德國亞琛工業(yè)大學(xué)研制了一種曲面自適應(yīng)全位置焊接機(jī)器人[18]，如圖1.3所示。機(jī)器人移動平臺包含四組永磁驅(qū)動輪和兩個(gè)永磁萬向從動輪，四組驅(qū)動輪并列安置于移動平臺前端，并通過柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)相互連接，兩個(gè)萬向從動輪安裝于移動平臺后端起支撐作用，在磁吸附力的作用下，四組驅(qū)動輪能夠被動調(diào)整相對姿態(tài)與壁面形成穩(wěn)定接觸，從而自動適應(yīng)工件表面形貌和曲率的變化。圖1.2無導(dǎo)軌全位置球罐焊接機(jī)器人圖1.3曲面自適應(yīng)全位置焊接機(jī)器人


本文編號：3529860