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管道全位置焊接机器人结构设计与运动学分析

作者：冯传智,罗雨,许耀波,等. 日期：2024-08-30/span> 浏览：765 查看PDF文档

管道全位置焊接机器人结构设计与运动学分析*

冯传智,罗雨*,许耀波,王庆林,任飞燕,于俊杰,苏佳毅,焦向东

(北京石油化工学院机械工程学院,北京 102617)

摘要:现有管道全位置自动焊接设备自由度少,无法模仿高级焊工运条手法,从而影响到焊接质量。针对这一问题,设计了一款基于协作机械臂的管道全位置焊接机器人，并进行了运动学分析。首先,根据焊接机器人的结构特点,采用模块化思想对机器人进行了功能模块划分,功能模块包括柔性导轨、行走底盘、六轴协作机械臂和模块间的快锁机构四个部分;然后,根据DH法建立了运动学方程,结合Robotic Toolbox和MATLAB完成了焊接机器人的建模和运动学仿真;最后,采用蒙特卡洛法对焊接机器人的工作空间进行了可视化分析。研究结果表明:理论上,基于协作机械臂的管道焊接机器人可完成管道壁厚为755mm、焊缝宽度为310mm的焊接任务,并且运动学模型正确、结构设计合理,可以满足管道全位置焊枪姿态调整的功能需求。

关键词:全位置焊接机器人;协作机械臂;管道焊接质量;结构设计;运动学仿真;工作空间验证;DH法

中图分类号:TH113;TP242文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)08-1489-11

本文引用格式:

冯传智,罗雨,许耀波,等.管道全位置焊接机器人结构设计与运动学分析［J］.机电工程,2024,41(8):1489-1499.

FENG Chuanzhi, LUO Yu, XU Yaobo, et al. Structural design and kinematics analysis of pipeline all-position welding robot［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(8):1489-1499.