本文關(guān)鍵詞：馬鞍型焊縫焊接機器人機構(gòu)設(shè)計與仿真

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【摘要】：壓力容器廣泛應(yīng)用于工業(yè)、石油化工、醫(yī)療、建筑、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)中,為國民經(jīng)濟發(fā)展做出了不可替代的貢獻。馬鞍型焊縫是壓力容器焊接中常見焊縫形式,當(dāng)前對該類焊縫焊接主要由人工完成,人工焊接工作壞境惡劣、效率低、難以保證焊接質(zhì)量,所以迫切需要研制該類焊縫的焊機機器人。本文分析了國內(nèi)外馬鞍型焊縫焊接機器人研究現(xiàn)狀,建立了馬鞍型焊縫、焊縫傾角和焊縫轉(zhuǎn)角的數(shù)學(xué)模型,通過坐標(biāo)變換得到焊槍工作角和行走角的數(shù)學(xué)方程,為機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制提供理論依據(jù)。通過分析馬鞍型焊縫、焊縫傾角和焊縫轉(zhuǎn)角的數(shù)學(xué)模型得出設(shè)計要求,提出了多種能夠完成該類焊縫焊接的機構(gòu)方案,最終選定二自由度手腕圓柱式坐標(biāo)機構(gòu),該機構(gòu)為五自由度串聯(lián)機構(gòu)。采用D-H坐標(biāo)法對該機構(gòu)方案運動學(xué)正、逆解進行求解,求得該機構(gòu)方案運動參數(shù)。根據(jù)設(shè)計要求對機構(gòu)方案進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,設(shè)計了一種二自由度定心手腕,該手腕采用圓心重合的兩段弧形齒輪結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)焊槍工作角和行走角,實現(xiàn)了機器人的解耦控制,降低了控制難度。利用ADAMS軟件建立馬鞍型焊縫焊接機器人的虛擬樣機進行運動學(xué)分析,得到機器人焊槍末端的運動軌跡,并與焊縫實際軌跡進行對比,仿真結(jié)果表明該機器人焊接誤差在允許范圍內(nèi),滿足設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：馬鞍型焊縫 焊接機器人 二自由度定心手腕 解耦
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 引言7-19
• 1.1 課題來源7
• 1.2 課題的研究背景及意義7-8
• 1.3 壓力容器接管焊接的發(fā)展概述8-14
• 1.3.1 壓力容器焊接簡述8-10
• 1.3.2 壓力容器接管焊接技術(shù)現(xiàn)狀10-14
• 1.4 馬鞍型焊縫焊接機器人的發(fā)展概況14-18
• 1.5 要研究內(nèi)容18-19
• 第二章 馬鞍型焊縫相關(guān)方程與機器人機構(gòu)設(shè)計19-40
• 2.1 馬鞍型焊縫相關(guān)模型19-27
• 2.1.1 馬鞍型焊縫相貫線模型19-21
• 2.1.2 馬鞍型焊縫相貫線位姿模型21-24
• 2.1.3 焊槍姿態(tài)方程24-26
• 2.1.4 焊接速度方程26-27
• 2.2 馬鞍型焊縫焊接機器人機構(gòu)設(shè)計27-39
• 2.2.1 機器人的類型27-32
• 2.2.2 馬鞍型焊縫焊接機器人機構(gòu)方案32-35
• 2.2.3 馬鞍型焊縫焊接機器人機構(gòu)尺寸綜合35-39
• 2.3 本章小結(jié)39-40
• 第三章 焊接機器人的運動學(xué)模型40-50
• 3.1 機器人運動學(xué)分析基本方法40-45
• 3.1.1 剛體的位姿描述40-42
• 3.1.2 齊次坐標(biāo)變換42-43
• 3.1.3 D-H坐標(biāo)變換矩陣43-45
• 3.2 運動學(xué)分析45-49
• 3.2.1 機器人D-H參數(shù)和D-H坐標(biāo)系的建立45-46
• 3.2.2 運動學(xué)正問題求解46-48
• 3.2.3 運動學(xué)逆問題求解48-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 第四章 馬鞍型焊縫焊接機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與三維建模50-61
• 4.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計50-56
• 4.1.1 傳動方案確定50-51
• 4.1.2 驅(qū)動方式的確定51-55
• 4.1.3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項55-56
• 4.2 卡緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計56-57
• 4.3 十字移動機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計57-58
• 4.4 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計58-60
• 4.5 機器人的總裝配體60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第五章 機器人虛擬樣機的仿真分析61-70
• 5.1 虛擬樣機技術(shù)及其分析61-63
• 5.2 運動仿真分析63-68
• 5.2.1 模型簡化63
• 5.2.2 虛擬樣機的建立63-64
• 5.2.3 定義約束與驅(qū)動64-66
• 5.2.4 仿真模型檢驗66
• 5.2.5 焊接機器人的運動仿真66-68
• 5.3 仿真分析68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 本文總結(jié)70-71
• 6.2 工作展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-75

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本文編號：631694