【摘 要】
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随着中国城市化的发展,建筑钢模板需求量巨大,采用机器人焊接已经成为一种必然趋势。建筑钢模板由型钢和钢板拼焊而成,样式多、焊缝繁杂,目前我国焊接机器人大多依赖进口,建筑钢模板制造企业难以承受其高昂费用,所以拟对钢模板焊接机器人关键技术展开研究,推进其国产化。主要设计及研究内容如下:1)根据钢模板焊件的结构特性和尺寸,规划和设计了钢模板焊接机器人工作站,完成了工作站的参数化建模,并根据遗传算法理论,对
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随着中国城市化的发展,建筑钢模板需求量巨大,采用机器人焊接已经成为一种必然趋势。建筑钢模板由型钢和钢板拼焊而成,样式多、焊缝繁杂,目前我国焊接机器人大多依赖进口,建筑钢模板制造企业难以承受其高昂费用,所以拟对钢模板焊接机器人关键技术展开研究,推进其国产化。主要设计及研究内容如下:1)根据钢模板焊件的结构特性和尺寸,规划和设计了钢模板焊接机器人工作站,完成了工作站的参数化建模,并根据遗传算法理论,对焊接机械臂各臂长进行了优化设计。2)以有限元理论为基础,基于Ansys Workbench软件,对主要承重部件桁架和机械臂大臂进行了静力学分析,结果表明部件强度满足要求;基于拓扑优化设计理论,以大臂质量最小为目标函数,对大臂进行了优化设计,优化后大臂质量减轻37%,动态力学特性提高;对机械臂臂展最大姿态进行了模态分析,分析结果表明机械臂与移动平台不会产生共振,影响焊接精度。3)以热弹塑性有限元理论为基础,基于专业焊接仿真Simufact welding软件,结合焊接顺序工艺参数对钢模板焊接变形做出预测,根据钢模板焊件仿真变形结果,焊接可以满足要求,同时规划出了机器人最优的焊接路径。4)结合钢模板工艺规划路径对机械臂进行运动学分析与轨迹规划,基于MATLAB机器人工具箱进行了仿真验证,结果表明机械臂运行稳定,运动学参数完全正确;对机械臂的工作空间进行了分析,仿真结果表明,机械臂的工作空间可以满足焊接任务。5)针对U形角焊缝定轨迹机械臂关节驱动力矩求解问题,提出了改进的牛顿欧拉递推算法,并在ADAMS中进行了动力学仿真验证,得出机械臂末端关节轨迹与规划结果一致,证明了方法的有效性。图46幅;表18个;参60篇。
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