相贯线焊接机器人机构设计与运动控制.pdf

:职称:数援单位代码:学密授予单位名称和地址分类号:号:级:公开傲⒐ば┛叭背锬淅钾Ч鲤壁论文报告提交期:墨学位授二】;日期
签名:丝坠重签名:雏达髦删驣髄日期:丝也独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑导师签名:
摘要随着焊接机器人的推广,越来越多的自动化设备代替工人完成焊接任务。然而对于管道插接相贯线的焊接,由于空间相贯线焊缝的结构复杂,现有的焊接机器人系统很难满足使用的要求,在一些情况下仍然需要通过工人来完成焊接任务。为了降低工人的劳动强度,提高焊接质量和劳动效率,需要研制一种专门用于相贯线焊缝焊接机器人专机。本文在分析国内外管道自动焊机研究状况的基础上,深入分析了管道插接相贯线的特征,建立了斜交偏置下的相贯线模型以及相贯线方程。针对相贯线的特点,细化机器人每个自由度的功能。通过比较关节型坐标机器人和圆柱型坐标机器人,建立两种类型机构的运动方程式,求出它们的正解和逆解的方程,比较方程的形式,选择单变量方程来描述机器人运动,确定了一种相贯线轨迹运动解耦的机构形式,采用圆柱坐标型机构作为操作机。通过分析焊枪与焊缝的姿态关系,并结合焊接工艺涉及的焊枪工作角和行走角,研发了两自由度反球型机器人手腕机构。该手腕具有两个圆弧运动的自由度,分别由角转台和连杆机构来实现。安装在手腕机构上的焊枪可以实现焊枪末端固定的运动,从而实现对焊枪工作角与行走角的解耦控制。在确定硬件的系统基础上,建立电机与运动控制卡的连接。在开发环境下,通过与动态链接库,设计出实用直观的操作界面,对一些变量参数可以进行修改与储存。使用疎三维绘图软件对焊接机器人进行设计。在“机构J较陆机器人的运动仿真,校验各个关节运动方程的正确性以及机器人结构的合理性。通过实际的焊接实验,验证机器人的实际焊接效果。实验过程中,机器人能够很好地执行上位机发出的运动程序指令,实现焊缝轨迹、焊枪姿态的独立控制,完成焊接任务。关键词相贯线;焊接机器人;反球型手腕;解耦;仿真
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目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..第绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯工业机器人的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯焊接机器人的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯国内外管道焊接机器人现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯研究课题的提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯本文研究的主要内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第率P图吧杓品桨浮相贯线数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。本章小结:⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..第禄魅嘶股杓啤机器人设计过程中应注意的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.刚度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯~.ǘ取平稳性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯....⋯主体结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第禄魅嗽硕刂啤关节驱动单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.控制单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..运动控制卡介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.主要功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯