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仪表板支架自动化焊接系统的机器人研究工作

时间：2017-11-08 来源：机器人在线阅读：6343

仪表板支架自动化焊接系统的机器人研究工作

焊接技术作为制造业当中最重要的一种工艺技术，它广泛的被应用于机械制造业、建筑业、交通行业、航空航天业、石油化工业及医疗行业当中，可以说焊接技术在现代工业的领域中具有无与伦比的作用。焊接生产的自动化是制造业未来将要努力发展的方向，也是提高工作效率、降低操作人员的工作强度、保证产品质量的可靠性的最有效的途径;但由于市场常见焊接机器人系统价格较昂贵，在中小企业中的应用受到抑制，因此，众多企业中仍然能有相当一部分企业采用传统的手工焊接工艺，这样就使得加工出来的产品的质量不够良好，工作效率也明显不高。

本文是在广西区研究生教育创新计划项目“经济型焊接机器人的建模与结构优化”的支撑下，针对仪表板支架自动化焊接系统的机器人，以日本OTC公司生产的FD-B4焊接机器人为研究对象，进行以下研究工作:

首先介绍了焊接机器人的结构组成，并论述了参考坐标系以及位置矢量等有关的概念，叙述了焊接机器人在运动学中应用理论D-H方法，并运用该方法、连杆参数与齐次变换方程建立该焊接机器人的运动学方程，并求解出机器人的焊枪在空间中的对于位姿，运用Matlab软件求解了焊接机器人的关节力矩，并对其本体各连杆之间进行分析计算，找出其本体结构与运动参数之间存在的联系。

接着又采用了有限元分析软件ANSYS Workbench对焊接机器人的整体、大臂分别进行了静应力分析与模态分析，得到了焊接机器人整体与大臂的应力和应变云图、前七阶模态图，以确定待优化位置并根据实际工作情况提出拓扑优化的改进方法;设计模拟实际生产工况的实验装置，实测关键部位的主要应力及应变情况，验证理论分析与优化的正确性。最后经过优化前与优化后的效果对比发现优化后的焊接机器人在提高刚度与强度的同时实现了轻量化。

本文结合生产实际，寻求采用低成本的自动化焊接系统方法取代传统手工生成方法，模拟实际生产工况，理论分析与实际生产相结合在一起，使得结果更具指导意义;分析中，从拓扑优化的角度对整个机器人系统进行结构、布局、构件等进行系统性、整体性的优化，分析结果对设计生产整体性能高的经济型系统有较大的实际意义，也是本研究的主要创新点。