【摘要】：自動(dòng)化焊接以其質(zhì)量好、效率高、人工成本低等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)逐漸地取代了手工焊接,而焊接機(jī)器人是自動(dòng)化焊接的一種常見(jiàn)形式,通過(guò)傳感技術(shù)對(duì)焊縫信息檢測(cè)并反饋給機(jī)器人進(jìn)行控制可實(shí)現(xiàn)焊縫的自動(dòng)跟蹤。目前,手臂式焊接機(jī)器人以其精度高、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用,但其位置固定,體積大,靈活性不足,針對(duì)手臂式機(jī)器人無(wú)法適應(yīng)大型工件、狹小空間及一些非結(jié)構(gòu)環(huán)境下焊接工作的問(wèn)題,采用移動(dòng)機(jī)器人與傳感器搭配的形式實(shí)現(xiàn)具有高度靈活性、適應(yīng)性的焊接機(jī)器人系統(tǒng)。首先,以輪式移動(dòng)焊接機(jī)器人和多線激光傳感器為核心搭建了機(jī)器人的軟硬件系統(tǒng)平臺(tái),包括移動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)、多線激光視覺(jué)傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及相關(guān)焊接設(shè)備。其次,提出了一種適用于該輪式機(jī)器人的復(fù)合輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu),可通過(guò)兩前進(jìn)電機(jī)與兩轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)四輪的同時(shí)驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向,降低了控制的復(fù)雜度,提高了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度。將復(fù)合輪系速度分析與無(wú)側(cè)滑轉(zhuǎn)向原理相結(jié)合,建立了機(jī)器人無(wú)側(cè)滑轉(zhuǎn)向條件下的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型;通過(guò)虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行了基于圓形軌跡的運(yùn)動(dòng)仿真,驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的正確性。然后,針對(duì)斜線、折線及圓弧等典型焊縫軌跡,提出了基于多線激光傳感器的焊縫軌跡信息獲取方法,并針對(duì)圓弧型焊縫軌跡提出了機(jī)器人在跟蹤過(guò)程中的姿態(tài)角偏差計(jì)算模型,結(jié)合移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、PID控制及模糊控制方法,設(shè)計(jì)了機(jī)器人姿態(tài)與滑塊協(xié)調(diào)控制的焊縫跟蹤控制器。最后,建立了基于典型焊縫軌跡的聯(lián)合控制仿真模型,分別對(duì)斜線、折線、圓弧等焊縫軌跡進(jìn)行了跟蹤控制仿真研究,焊縫跟蹤誤差不超過(guò)±0.2mm,穩(wěn)定段跟蹤誤差不超過(guò)±0.01mm。結(jié)果表明,所提出的控制方法可提高機(jī)器人的控制精度與穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)相關(guān)算法,在Windows XP與VC++6.0環(huán)境下開(kāi)發(fā)控制軟件,進(jìn)行了斜線軌跡的焊縫跟蹤試驗(yàn),跟蹤偏差不超過(guò)±0.3mm,證明了該焊接機(jī)器人系統(tǒng)能夠滿足實(shí)際焊接的要求。
【圖文】：

[4-5]，表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性。圖1.1 大型船舶工件 圖1.2 船艙底部格子輪式移動(dòng)焊接機(jī)器人研究的核心問(wèn)題在于保證焊縫跟蹤的精度，而影響其精度的主要因素在于傳感器的精度及焊接機(jī)器人的自動(dòng)控制。激光視覺(jué)傳感相對(duì)于其他傳感技術(shù)表現(xiàn)出更高的精度和靈敏性，通過(guò)其反饋的焊縫信息對(duì)移動(dòng)焊接機(jī)器人采用適當(dāng)?shù)目刂品椒ㄊ且粋�(gè)重要的研究方向，，對(duì)于自動(dòng)化焊接技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義和價(jià)值。

圖 1.3 多線激光傳感器清華大學(xué)的喬?hào)|哠等[7]利用雙線激光器發(fā)出激光打在焊焊縫偏差及曲率的激光條紋，從而設(shè)計(jì)了一款激光傳差降低到了 0.5mm 左右。其實(shí)物如圖 1.4 所示。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：2695640