集裝箱波紋板焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人的設(shè)計(jì)對于解決這一難題至關(guān)重要。本課題主要完成機(jī)器人運(yùn)動學(xué)的逆解、車體的總體設(shè)計(jì)、電機(jī)的選擇等方面。主要從機(jī)器人運(yùn)動學(xué)逆解的角度完成一個周期內(nèi)的運(yùn)動學(xué)逆解，求出三個關(guān)節(jié)應(yīng)按照什么運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動，還有三個關(guān)節(jié)的運(yùn)動之間的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而完成對整個機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)。通過對小車的受力分析完成對車輪、車體的設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際操作中遇到的問題對完成對電機(jī)的選擇。最后對所選的齒輪進(jìn)行校核，使之能完成具體的操作要求。關(guān)鍵詞機(jī)器人技術(shù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)動學(xué)逆解強(qiáng)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(jì)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(jì)內(nèi)容及方法.31.4課題的完成情況.52焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析.62.1運(yùn)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(yùn)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(jì).303.1小車行走結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).303.2擺動關(guān)節(jié)電機(jī)選擇.363.3本章小結(jié).36結(jié)束語.38致謝.39參考文獻(xiàn).40附錄.41本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)，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(jìn)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(jìn)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(jì)出集裝箱波紋板三自由度焊接機(jī)器人及對其進(jìn)行運(yùn)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(shí)，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(jìn)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(jī)器人（為移動焊接機(jī)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(jì)說明書（論文）第2頁共41頁接機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；關(guān)于運(yùn)動學(xué)分析的常用方法5。1.2.1移動焊接機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢這里所設(shè)計(jì)的移動機(jī)器人為有軌移動焊接機(jī)器人，只是現(xiàn)有的移動焊接機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人方向研制的幾個典型移動焊接機(jī)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(jī)器人這種機(jī)器人能夠在人比較難以達(dá)到的狹窄空間自主地實(shí)現(xiàn)焊接過程,能夠自動尋找焊縫的起始點(diǎn)。在遇到格子框架的拐角焊縫時(shí),在保證焊接速度不變且焊炬準(zhǔn)確對準(zhǔn)焊縫的情況下,能夠自動調(diào)整機(jī)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(jī)器人該機(jī)器人能夠直線前進(jìn),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(jī)器人該機(jī)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(jī)器人本體沿管道方向移動達(dá)到正確的焊接位置5。(4)清華大學(xué)機(jī)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(jī)器人該