接管焊接机器人关键技术研究

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1、■■rClassifiedIndex：1．LrU．D．C：ADissertationfortheDegreeofD．EngResearchonkeytechnologyoftheintersectedpipeweldingrobotCandidate：DuHongwangSupervisor：Prof．LiuShaogangAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：MonitoringandIntelligentcontrolDateofSubmission：April，201

2、0DateofOralExamination：June，2010University：HarbinEngineeringUniversity4·z，4'‘哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中己注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承埋。。作者(签字)：／孝舱日期：御年6月R日

3、哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(口在授予学位后即可留在授予学位12个月后口解密后)由哈尔滨工程大学送交有关

4、部门进行保存、作者(签字)。嘲砸，导师(签字)日期：仰l移年6月f尹Ⅵf锌名月1●1接管焊接机器人关键技术研究摘要随着科技的发展，机器人已经被广泛应用到焊接领域。在石油、化工、核电、锅炉和管道工程当中存在着大量的接管焊接。现有的机器人难以满足接管焊接需要，接管焊接作业基本上还是手工操作。人工焊接的操作环境恶劣、劳动量大、效率低下。针对现有接管焊接机器人焊接和人工焊接的局限性，在全面总结接管焊接机器人最新研究成果基础上，本文针对接管焊接机器人的若干关键技术问题，在以下方面进行了研究。本文针对接管相贯线焊接的特殊性，在综合分析现有接管焊接机器人技术

5、特点及应用的基础上，开发了具有多自由度特殊结构的接管焊接机器人。工作现场借助于其它定位装置，将机器人放置到接管上方实现焊接作业，实现了焊接工艺要求。根据实际需要，研发了采用钢带传动的焊枪摆动机构。本文所研究的接管焊接机器人控制系统采用了CAN总线体系结构和工业PC机为开放性系统核心，集成了以PC机为数据运算处理和以单片机作为关节节点控制的硬件平台。接管焊接机器人运动模型的建立是实现焊接自动化的一个技术基础。针对研发的接管焊接机器人，利用D—H坐标建立了机器人运动学模型，求解了逆运动学模型，并对其建立了雅可比、力雅可比和动力学模型，为接管焊接机器

6、人的设计开发提供了基础依据。针对送丝过程当中阻力呈严重非线性的特点，采用状态观测对扰动力进行观测并进行前馈以提高系统的速度响应，利用模糊PI对送丝机进行控制实现了安全可靠送丝。根据接管相贯线的数学模型建立了焊接的速度控制模型，开发了人机控制界面，实现了各个节点的运动控制。焊接实验结果表明接管焊接机器人能实现接管相贯线的自动焊接，焊缝质量良好，系统运行稳定可靠、效率高，焊接实验证明本哈尔滨工稗大学博十学位论文文所研究的接管焊接机器人设计合理，能可靠地应用于工业现场，是一种提高效率、减少工人劳动强度和焊接质量优良的机器人。关键词：接管；焊接机器人；

7、相贯线：运动模型；模糊PIII接管焊接机器人关键技术研究AbstractRobotshavebeenwidelyappliedtotheweldingfieldwiththedevelopmentoftechnology．Inthepetroleum，thechemicalindustry，thenuclearpower，theboilerandthepipelineproject，therearealargenumberofintersectedpipeswelding，thecurrentrobotscannotmeetpracticaln

8、eeds，andthenozzleweldingtasksarebasicallycompletedbymanualweldingoperation，