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马鞍型焊缝专用焊接机器人可靠性分析

时间：2017-11-02 来源：机器人在线 阅读：8704
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搬运机器人

 

马鞍型焊缝专用焊接机器人可靠性分析

为了设计马鞍型焊缝焊接机器人，本文搜集了国内外相关类型机器人的研究现状，分析了其优点和不足，在此基础上提出了针对该类型焊缝的焊接工艺，推导了马鞍型焊缝的数学方程，提出了一种针对接管插接焊缝的焊接机器人，并对该机器人进行虚拟样机仿真。研究过程中得出的成果和结论如下:
1.分析了各种管管插接的特点，分别在两管坐标系下建立相贯线的数学方程，结合相贯线的数学方程对焊接相关参数进行定义并得出其数学方程。从相贯线在支管坐标系下的方程可以很直观的发现焊接该类焊缝的运动可以分解为绕支管的旋转运动和轴线方向的直线运动，通过分析焊缝倾角和焊缝转角的数学方程得出在不同管管插接情况下的焊枪工作角和行走角的大小变化范围，为设计手腕提供理论依据。
2.提出了能够实现该类焊缝焊接的机器人的机构方案，其操作机构为圆柱型操作机构，焊枪手腕为能够实现自定心功能的二自由度手腕，该手腕在调节焊枪工作角和行走角的过程中与操作机构的调节互不影响，实现了机器人各个自由度运动的解祸，降低了控制系统的要求。
3.对焊接机器人进行结构设计，合理选择了驱动电机并充分利用了管道的内部空间，为了实现焊接机器人的固定设计了空间均布的梯形铰链机构，利用十字移动机构实现了机器人的接管径向和轴向的直线运动，自定心手腕对焊枪工作角和行走角的调节利用空间垂直分布且共圆心的弧形齿条与齿轮的啮合结构来实现，整个焊接机器人结构简单紧凑能够适应不同管径大小范围和插接类型的管管相贯相贯线焊缝的焊接。
4.对该机器人装配体进行虚拟样机仿真，模拟机器人实际运动情况，得出机器人的运动学特性，焊枪的运动轨迹和实际马鞍型焊缝相贯线基本无误差，运动偏差小，且焊接速度平稳，证明了该机器人设计的合理性。

工作展望

本课题在研究前人相关设计的基础上设计出了马鞍型焊缝焊接机器人，该机器人虽然能够实现马鞍型相贯线焊缝的焊接，但是由于研究时间有限，该机器人的研究和设计还存在很多不足之处，其不足之处如下:
1。机器人机构运动学正解和逆解正确性没有得到验证，应该运用MATLAB进行仿真验证，或者通过ADAMS建立机器人虚拟样机的方法进行验证。
2。最终设计出的机器人机构虽然通过虚拟样机仿真验证最终能够较好的完成任务，但是机器人的设计还存在很多不足之处。
首先，该机器人机构由于移动机构自身的尺寸而使得其不能够实现较小管径的支管焊接;
其次，由于焊枪手腕弧形齿条的自身的尺寸，使得其不能对小角度支管斜交情况下的支管焊接:
最后，由于手腕结构设计的限制没能采用传感器进行焊缝自动跟踪识别。
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