本文關(guān)鍵詞：機(jī)器人管板自動(dòng)焊接系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 管板 焊接機(jī)器人 改進(jìn)遺傳算法 路徑規(guī)劃 RobotMaster

【摘要】：隨著焊接機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的焊接機(jī)器人運(yùn)用于特種焊接領(lǐng)域。在石油、冶金、輕工、核電等特種制造領(lǐng)域存在著大量的管板焊接。雖然現(xiàn)在管板焊接已開始采用焊接操作架、自動(dòng)化焊接小車等半自動(dòng)化、專用化的焊接裝備,但這些裝置的使用和安裝過程復(fù)雜,自動(dòng)化程度不高,焊接工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,工作環(huán)境惡劣。針對(duì)現(xiàn)有管板焊接設(shè)備的局限性,結(jié)合國(guó)外管板焊接機(jī)器人研究成果,本文提出了一種機(jī)器人管板自動(dòng)焊接方法,并就管板自動(dòng)焊接機(jī)器人的若干關(guān)鍵技術(shù)問題,進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:1.通過對(duì)焊接作業(yè)對(duì)象進(jìn)行分析,根據(jù)管板自動(dòng)焊接機(jī)器人設(shè)計(jì)要求,確定了管板自動(dòng)焊接機(jī)器人的總體方案;研究焊槍中弧長(zhǎng)控制機(jī)構(gòu)、焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、槍頭及送絲機(jī)構(gòu)等主要零部件的結(jié)構(gòu),完成了機(jī)器人管板焊接專用焊槍的設(shè)計(jì)。2.通過對(duì)焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究,完成了機(jī)器人正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解,并對(duì)機(jī)器人管板焊接過程中焊縫位姿及焊槍位姿模型進(jìn)行研究,建立了基于焊縫傾角?和焊縫轉(zhuǎn)角?的焊縫位姿模型及基于焊槍工作角?、行走角?及自轉(zhuǎn)角?的焊槍位姿模型,為機(jī)器人管板焊接路徑規(guī)劃打下了基礎(chǔ)。3.對(duì)機(jī)器人管板自動(dòng)焊接過程進(jìn)行分析,確定了焊縫位姿函數(shù)、焊槍姿態(tài)函數(shù)、機(jī)器人可操作性函數(shù)等相關(guān)的機(jī)器人管板自動(dòng)焊接系統(tǒng)性能指標(biāo)函數(shù),并據(jù)此采用改進(jìn)遺傳算法對(duì)機(jī)器人管板自動(dòng)焊接過程和管板焊接空行程路徑進(jìn)行了規(guī)劃。4.通過對(duì)焊接路徑規(guī)劃方法的研究,采用RobotMaster進(jìn)行管板焊接路徑仿真,并通過路徑優(yōu)化結(jié)果對(duì)比分析驗(yàn)證本文所述路徑優(yōu)化算法的效果。通過RobotMaster生成的管板焊接所需加工代碼完成了焊接空行程軌跡再現(xiàn)試驗(yàn),驗(yàn)證了機(jī)器人管板自動(dòng)焊接的可行性。本文以管板自動(dòng)焊接機(jī)器人為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了機(jī)器人管板焊接專用焊槍,對(duì)焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、焊縫位置、焊槍位姿、焊接路徑規(guī)劃及路徑規(guī)劃算法等問題進(jìn)行研究,完成了機(jī)器人管板自動(dòng)焊接過程和管板焊接空行程的路徑規(guī)劃,并通過仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證了管板焊接路徑規(guī)劃結(jié)果的效果,為后續(xù)管板自動(dòng)焊接機(jī)器人系統(tǒng)的研制開發(fā)打下了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：管板 焊接機(jī)器人 改進(jìn)遺傳算法 路徑規(guī)劃 RobotMaster
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242;TG409
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-17
• 1.1 選題背景及研究意義7
• 1.2 焊接機(jī)器人概述7-10
• 1.2.1 焊接機(jī)器人研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2.2 焊接機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)9-10
• 1.3 機(jī)器人管板自動(dòng)焊接系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3.1 管板自動(dòng)焊接裝置研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3.2 焊接機(jī)器人路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 管板自動(dòng)焊接機(jī)器人設(shè)計(jì)17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 管板焊接機(jī)器人作業(yè)對(duì)象17
• 2.3 管板自動(dòng)焊接機(jī)器人設(shè)計(jì)要求及方案17-20
• 2.3.1 基本設(shè)計(jì)要求18
• 2.3.2 方案設(shè)計(jì)18-20
• 2.4 管板焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-24
• 2.4.1 槍頭21-22
• 2.4.2 焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)22-23
• 2.4.3 送絲機(jī)構(gòu)23
• 2.4.4 弧長(zhǎng)控制機(jī)構(gòu)23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 焊接機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究25-35
• 3.1 引言25
• 3.2 焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模25-30
• 3.2.1 機(jī)器人數(shù)學(xué)模型的建立25-27
• 3.2.2 機(jī)器人正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解27-30
• 3.3 焊縫和焊槍位姿建模30-34
• 3.3.1 焊縫位姿建模30-32
• 3.3.2 焊槍位姿建模32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 機(jī)器人管板自動(dòng)焊接路徑規(guī)劃35-51
• 4.1 引言35
• 4.2 機(jī)器人管板焊接路徑規(guī)劃問題分析35
• 4.3 遺傳算法實(shí)現(xiàn)35-38
• 4.3.1 遺傳算法的改進(jìn)36-37
• 4.3.2 算法性能分析37-38
• 4.4 機(jī)器人管板自動(dòng)焊接系統(tǒng)性能指標(biāo)函數(shù)38-42
• 4.4.1 焊縫位置函數(shù)39
• 4.4.2 焊槍姿態(tài)函數(shù)39-41
• 4.4.3 機(jī)器人可操作性函數(shù)41
• 4.4.4 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性函數(shù)41-42
• 4.4.5 焊槍路徑函數(shù)42
• 4.5 機(jī)器人管板自動(dòng)焊接路徑規(guī)劃42-48
• 4.5.1 機(jī)器人管板焊接路徑規(guī)劃42-45
• 4.5.2 機(jī)器人管板焊接空行程路徑優(yōu)劃45-48
• 4.6 本章小結(jié)48-51
• 第五章 機(jī)器人管板自動(dòng)焊接路徑仿真與試驗(yàn)研究51-61
• 5.1 引言51
• 5.2 RobotMaster簡(jiǎn)介51-54
• 5.3 機(jī)器人管板自動(dòng)焊接路徑仿真54-59
• 5.3.1 換熱管與管板模型構(gòu)建55
• 5.3.2 MasterCAM焊接路徑生成55
• 5.3.3 RobotMaster焊接路徑仿真55-57
• 5.3.4 路徑優(yōu)化效果對(duì)比57-59
• 5.4 焊接軌跡再現(xiàn)試驗(yàn)59
• 5.5 本章小結(jié)59-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 主要結(jié)論61
• 6.2 進(jìn)一步研究展望61-63
• 致謝63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及學(xué)術(shù)成果68

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