基于2uprrps并联机构的搅拌摩擦焊机器人设计与研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于2UPR/RPS并联机构的搅拌摩擦焊机器人设计与研究作者姓名邹成学位类别工程硕士指导教师郑魁敬副教授2016年5月中图分类号：TP242.2学校代码：10216UDC：621密级：公开工程硕士学位论文(应用研究型)基于2UPR/RPS并联机构的搅拌摩擦焊机器人设计与研究硕士研究生：邹成导师：郑魁敬副教授副导师：杨小川高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：机械工程所属学院：机械工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalEng

2、ineeringDESIGNANDSTUDYOFFSWROBOTBASEDON2UPR/RPSPARALLELMECHANISMbyZouChengSupervisor:AssociateProfessorZhengKuijingYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于2UPR/RPS并联机构的搅拌摩擦焊机器人设计与研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研

3、究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于2UPR/RPS并联机构的搅拌摩擦焊机器人设计与研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内

4、容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要搅拌摩擦焊是一种新型、高效的合金焊接技术，由于其集众多优点于一身，在国内外各个行业迅速得到推广。目前市面上的焊接设备主要以龙门式和在串联机械臂上集成搅拌摩擦焊系统为主，三自由度龙门式焊接装备虽然可以实现大部分规则工件的焊接，但在焊接曲面和不规则焊缝时比较困难；在串联机械臂上集成的搅拌摩擦焊系统在焊接较厚的板材时，由于阻力过大可能出现刚度不足的情况。本文结合并联机器人高刚度的优势，以2UPR/RPS过约束并联

5、机构为主体设计了一种混联搅拌摩擦焊机器人。对2UPR/RPS机构的运动学进行了分析，得到了并联机构的正反解和速度雅可比矩阵；规划了机器人的工作范围，并根据工作任务设计机器人尺寸和各个零部件的具体结构；介绍了搅拌摩擦焊工艺，并结合搅拌摩擦焊工艺和并联机器人自由度进行了各个运动功能的分配；利用MATLAB软件绘制并分析了机器人的工作空间轮廓，并结合速度雅可比矩阵分析了机构可能的奇异位形，发现在运动许可范围内机器人不会发生奇异；采用Workbench对机器人的关键零部件进行了有限元分析，发现零部件均满足工况要求；通过对比ADAMS软件中机构杆长和MAT

6、LAB中杆长的变化验证了机构运动学反解的正确性。最后对本文做出了总结并对进一步的研究进行了展望。关键词：搅拌摩擦焊；2UPR/RPS；结构设计；运动学；工作空间；I燕山大学工程硕士学位论文AbstractFrictionstirwelding(FSW)isanewandefficientalloy-weldingtechnology,sinceFSWgatheralotofadvantages,itspreadrapidlyinvariousindustriesathomeandabroad.Mostofweldingequipmentonthe

7、marketaregantry-typeorfrictionstirweldingsystemthatintegratedintheseriesarm.The3-DOFgantry-typeFSWequipmentcanprocessmostoftheinerraticworkpiece,however,theprocessbecomedifficultwhenitfacethesurfaceweldingseamorirregularweldingseam.Itmayappearinsufficientstiffness,whentheweld

8、ingsystemthatintegratedintheseriesarmprocessthickerplates.Thispaperd