船舱狭窄空间自主移动焊接机器人的结构设计与实验研究

• 作 者: 吴恙
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 焊接机器人 运动学 虚拟样机 立焊焊接

随着机械工程生产的自动化要求越来越高,焊接机器人的应用也越来越广泛,特别是造船业,焊接机器人所带来的经济效益也成为船舶焊接机器人技术开发研究的原动力。我国虽然是一个造船大国,造船总量在世界名列前茅,但是造船周期长和生产效率低,焊接机器人技术成为影响着我国造船业发展的主要因素。船体制造过程中,存在着很多类似于格子类型的狭窄空间,人工焊接不方便,环境恶劣。结合此研究背景,设计了一款自主移动焊接机器人,实现对格子型狭窄空间内焊缝跟踪。该机器人以两轮差速驱动移动平台完成粗跟踪,二维运动平台十字滑块完成精跟踪,两级跟踪的控制方式让机器人焊枪沿着焊缝中心进行焊接。文章的主要内容如下：首先,确定自主移动焊接机器人的运动执行机构,包括移动平台和焊枪调整机构。移动平台采用两轮差速驱动,机器人运动灵活,控制简便；焊枪调整机构,使用由十字滑块构成的二维运动平台,对焊枪的运动进行微调节；其次,在完成机器人运动机构的选型后,利用Pro/E绘图软件绘制焊接机器人的三维模型,将机器人的虚拟平台搭建出来,利于机器人结构的改进和装配关系的优化；再次,分别对机器人的运动执行机构,即移动平台和二维运动平台,进行运动学分析与建模。再通过Mechanism/Pro接口软件建立机器人虚拟样机,调试机器人的性能,为后续技术开发研究奠定基础。最后,针对项目要求和课题研究背景,做了相关实验,如立焊焊接,通过实验数据和实验结果验证机器人运动的稳定性,工作的可靠性。