集裝箱波紋板焊接機器人機構(gòu)運動學(xué)分析及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)論文.doc

本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第I頁共I頁隨著工業(yè)水平的發(fā)展,重要的大型焊接結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用越來越多,其中大量的焊接工作必須在現(xiàn)場作業(yè),如集裝箱波紋板焊接機器人、大型艦船艙體、甲板的焊接、大型球罐(儲罐)的焊接等。而這些焊接場合下，焊接機器人要適應(yīng)焊縫的變化，才能做到提高焊接自動化的水平。無疑,將機器人技術(shù)和焊縫跟蹤技術(shù)結(jié)合將有效地解決大型結(jié)構(gòu)件野外作業(yè)的自動化焊接難題。因此機器人的設(shè)計對于解決這一難題至關(guān)重要。本課題主要完成機器人運動學(xué)的逆解、車體的總體設(shè)計、電機的選擇等方面。主要從機器人運動學(xué)逆解的角度完成一個周期內(nèi)的運動學(xué)逆解，求出三個關(guān)節(jié)應(yīng)按照什么運動規(guī)律進行運動，還有三個關(guān)節(jié)的運動之間的函數(shù)關(guān)系，進而完成對整個機器人的總體設(shè)計。通過對小車的受力分析完成對車輪、車體的設(shè)計。根據(jù)實際操作中遇到的問題對完成對電機的選擇。最后對所選的齒輪進行校核，使之能完成具體的操作要求。關(guān)鍵詞機器人技術(shù)機構(gòu)設(shè)計運動學(xué)逆解強度校核AbstractWiththedevelopmentofindustriallevel,itisimportanttolarge-scalestructureoftheapplicationofweldingmoreandmore,includingalargenumberofweldingoperationsmustbeatthescene,suchasrobotweldingcorrugatedcontainers,largeshipcabin,thedeckofthewelding,alargesphericaltank(tank),suchaswelding.Theseweldingoccasion,theweldingrobottoadapttochangesinweld,weldingcanbedonetoimprovethelevelofautomation.Thereisnodoubtthattechnologyandrobotseamtrackingtechnologytoeffectivelysolvelarge-scalestructureoftheautomationfieldweldingproblems.Themainsubjectofthecompletiontherobotinversekinematicssolution,thebodydesign,thechoiceofmotorandsoon.Themainrobotinversekinematicsfromtheperspectiveofacyclethroughtheendoftheknownactuatorpositionpostureagainstthesolutionofthecoordinatesofthejoints,andthencompletedthewholesetupoftherobot.Forceanalysisofthecompletedcarwheels,carbodydesign.Accordingtotheactualproblemsencounteredinthe本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第II頁共II頁operationofthecompletionofthemotorchoice.Finally,thegearselectedforverification,sothatitcancompletethespecificoperatingrequirements.KeywordsRobottechnologyThegoesagainstsolutionIntensityisproofreaded目錄1緒論.11.1選題的依據(jù)及意義.11.2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.11.3本課題的研究設(shè)計內(nèi)容及方法.31.4課題的完成情況.52焊接機器人機構(gòu)運動學(xué)分析.62.1運動學(xué)分析數(shù)學(xué)基礎(chǔ)-齊次變換（D-H變換）.62.2變換方程的建立.72.3運動學(xué)分析處理方法.92.4逆解過程.102.5本章小結(jié).283結(jié)構(gòu)設(shè)計.303.1小車行走結(jié)構(gòu)設(shè)計.303.2擺動關(guān)節(jié)電機選擇.363.3本章小結(jié).36結(jié)束語.38致謝.39參考文獻.40附錄.41本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第1頁共41頁1緒論1.1選題的依據(jù)及意義這里介紹該課題的選題背景，以及完成該課題的意義。1.1.1選題的依據(jù)針對集裝箱波紋板焊接自動化水平低的現(xiàn)狀：目前用于焊接集裝箱側(cè)板與頂側(cè)梁、底側(cè)梁的自動焊專機，由于在焊接過程中，焊槍不能隨波形的變化調(diào)整與焊槍速度的夾角（焊接工藝參數(shù)也未有變化），如圖1.1所示，在直線段與在波內(nèi)斜邊段，焊接速度方向恒為水平向右，而焊槍與焊縫保持垂直，故焊槍與焊接速度的夾角不能保持恒定，直接導(dǎo)致在直線段的焊縫成形與在波內(nèi)斜邊段的焊縫成形不能保持一致，進而導(dǎo)致在直線段焊接與在波內(nèi)斜邊段焊接的焊縫的質(zhì)量不一樣，進而制約集裝箱的生產(chǎn)質(zhì)量1。圖1.1集裝箱波紋板示意圖1.1.2選題的意義通過完成該課題，即設(shè)計出集裝箱波紋板三自由度焊接機器人及對其進行運動學(xué)分析，能夠解決在焊接過程中焊槍不能隨波形的變化調(diào)整與焊槍速度的夾角這個問題，使得在直線段與在波內(nèi)斜邊段焊接時，焊槍與焊縫都保持垂直，相對于焊縫的焊接速度都恒為同一速度，進而能夠提高在直線段與在波內(nèi)斜邊段的焊縫成形的一致性，提高集裝箱的生產(chǎn)質(zhì)量。1.2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢這里的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢包括三個方面：前面也提到這里的集裝箱波紋板三自由度焊接機器人（為移動焊接機器人）是為提高焊接自動化水平的，故這里為移動焊本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第2頁共41頁接機器人的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；關(guān)于運動學(xué)分析的常用方法5。1.2.1移動焊接機器人的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢這里所設(shè)計的移動機器人為有軌移動焊接機器人，只是現(xiàn)有的移動焊接機器人技術(shù)在集裝箱波紋板焊接中的應(yīng)用，是該領(lǐng)域的焊接自動化水平低的緣故，而當(dāng)前的移動焊接機器人技術(shù)有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。隨著工業(yè)水平的發(fā)展,重要的大型焊接結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用越來越多,其中大量的焊接工作必須在現(xiàn)場作業(yè),如大型艦船艙體、甲板的焊接、大型球罐(儲罐)的焊接等。而這些焊接場合下，焊接機器人要適應(yīng)焊縫的變化，才能做到提高焊接自動化的水平。無疑,將機器人技術(shù)和焊縫跟蹤技術(shù)結(jié)合將有效地解決大型結(jié)構(gòu)件野外作業(yè)的自動化焊接難題。當(dāng)前國內(nèi)外在移動焊接機器人方向研制的幾個典型移動焊接機器人如下：(1)韓國Pukyong國立大學(xué)的KamBO等研制的艙體格子形構(gòu)件焊接移動機器人這種機器人能夠在人比較難以達到的狹窄空間自主地實現(xiàn)焊接過程,能夠自動尋找焊縫的起始點。在遇到格子框架的拐角焊縫時,在保證焊接速度不變且焊炬準確對準焊縫的情況下,能夠自動調(diào)整機器人本體和十字滑塊的位置4。(2)日本慶應(yīng)大學(xué)學(xué)者Suga等為平面薄板焊接研制的自主性移動焊接機器人該機器人能夠直線前進,還可以利用兩個輪的差速控制小車的轉(zhuǎn)彎,它裝焊槍的臂可以伸縮，可以檢測焊縫的位置并精確的識別焊縫的形狀,如是直線焊縫、曲線焊縫、還是折線焊縫等5。(3)日本慶應(yīng)大學(xué)學(xué)者Suga等研制了管道焊接自主移動機器人該機器人可以沿著管道移動,根據(jù)CCD攝取的圖象信息,在焊前可以自動尋找并識別焊縫,然后使機器人本體沿管道方向移動達到正確的焊接位置5。(4)清華大學(xué)機械工程系與北京石油化工學(xué)院裝備技術(shù)研究所聯(lián)合研制的球罐磁吸附輪式移動焊接機器人該