起重机用打磨机器人结构设计

根据起重机无损探伤检测要求,对起重机用打磨机器人进行总体布局和结构设计,并结合其使用环境和工作要求选择了双履带、永磁吸附式的总体结构.打磨机器人传动机构选用链传动,其驱动方式按实际控制的需要选择步进电机驱动;打磨机构采用电机驱动,工作时打磨压力由压缩弹簧提供,并由电磁铁来控制工作状态.打磨机器人在起重机构件上的固定采用磁吸附式吊挂结构.     

机器人打磨碳纤维复合材料工艺研究

碳纤维复合材料由于其优越的性能正被广泛应用于工业领域,为提高打磨该材料的表面质量及改善打磨环境,在工业机器人基础上开发一自动打磨系统并对打磨工艺进行研究。基于被动柔顺装置(Pushcorp AFD71)设计机器人打磨末端执行器,相较于传统打磨工具,它具有恒力输出、力控制稳定简单、响应快等优点。重点研究了机器人自动打磨系统的集成以及利用该系统对碳纤维复合材料进行打磨实验,研究各参数(主轴转速、机器人移动速度、打磨正压力、倾角和砂纸粒度)对表面粗糙度的影响。最后通过碳纤维复合材料顶盖横梁的打磨应用验证了该机器人自动打磨系统的实用性和优越性。     

国产工业机器人打磨系统设计

本文介绍工业机器人在打磨和抛光等行业中的应用分析,介绍EFORT机器人自动打磨抛光系统的设计思路和控制原理,介绍硬件配置和软件控制设计思想及打磨刀具磨损补偿等。     

机器人主动柔顺恒力打磨控制方法

为了解决打磨过程中打磨控制系统存在扰动问题,设计了一种机器人力控末端执行器,并提出了一种机器人主动柔顺恒力打磨自抗扰模糊变阻抗控制方法.所提方法的内环控制采用模糊变阻抗控制器,外环控制采用自抗扰打磨控制器.采用Lyapunov稳定性理论证明了所提方法的跟踪误差收敛为零.通过仿真和实验,验证了所提方法的有效性和适用性.研究结果表明：在内环控制相同情况下,与外环控制为PID控制器相比,所提出的机器人主动柔顺恒力打磨自抗扰模糊变阻抗控制方法减小了打磨过程中的力跟踪误差和位置超调量,提高了机器人打磨力控制系统的控制效果和鲁棒性,实现机器人柔顺恒力控制.     

细长火箭内壁打磨机器人无冗余干涉规避与优化

针对应用于自由操作空间的机器人冗余度碰撞规避方法,无法解决细长型固体火箭发动机壳体内壁打磨机器人各关节间、关节与内壁间的干涉规避,提出了一种在受限操作空间中机器人无冗余自由度的干涉规避方法.在不增加机器人自由度的前提下,通过数学模型判别在壳体内壁打磨轨迹上各关节间、关节与壳体内壁间是否发生干涉,动态地对末端执行器的打磨接触面进行调整、改变各关节位置与姿态,以实现干涉规避;并且以关节速度变化的平稳性为性能指标、干涉规避为约束条件,进行运动学优化与仿真试验.仿真结果表明,打磨机器人满足打磨轨迹、无干涉碰撞,且各关节的速度变化平稳均匀.     

机器人用于表面精加工作业的若干问题研究

以机器人打磨系统的建立为例，阐述这类表面精加工作业的几个问题，主要有腕传感器及动态力补偿、力控制器设计、机器人位姿选择与作业精度。系统的特点是作业过程动态力控制，结合机器人结构动特性选择作业位姿，并对机器人本体柔性做补偿，使用较低精度机器人完成高精度打磨。     

弧焊机器人系统标定

介绍了在研发昆山一号机器人的过程中所设计的标定工具坐标系的七点法和标定工件坐标系的三点法,实现了机器人工具坐标系及工件坐标系的标定.机器人工具坐标系的标定就是确定工具坐标系相对于末端坐标系的齐次转换矩阵.机器人工件坐标系的标定就是确定工件坐标系相对于基坐标系的齐次转换矩阵.通过系统标定,机器人的定位精度达到了±0.5 mm.实际的焊接试验表明该方法是一种可靠简便,精度高的系统标定方法,完全满足实际加工要求.     

基于模型的机器人管道自动焊接系统

论述了一种以焊缝几何模型和焊接过程模型为基础的管道机器人自动焊接系统，通过对管道定位机构（工件定位器）和焊接机器人的运动协调控制，使得在整个焊接过程中，焊缝相对于重力始终保持于最佳方向，同时焊枪相对于焊缝也保持在最佳方位上。文章首先介绍了系统的总体概念，接着详细讨论了工件定位器和焊接机器人的运动控制算法，最后通过实验和仿真验证了系统的可行性。     

焊枪自转角对焊接机器人能量消耗的影响

结合弧焊焊接的内在特性,给出了机器人焊枪自转角的定义.基于三相功率分析仪,搭建了机器人功率消耗的测量平台.针对1G、2G和3G位置的直焊缝焊接,使用该平台测量了CMT弧焊焊接机器人在不同焊枪自转角作业过程中消耗的瞬时功率.计算并对比了机器人的平均功率,发现在这3种位置,改变焊接起点和终点的焊枪自转角,机器人在整个运动过程和焊缝段消耗的平均功率都有显著变化.机器人在焊缝段和整个运动过程中的功率消耗变化规律相似,存在着能量最优的起点和终点焊枪自转角.结果表明改变焊枪自转角,可以节省焊接机器人能量消耗.在1G、2G和3G位置,分别以各焊接位置所有焊枪自转角组合的平均值计算,最大可以减少11.1%、5.9%和8.3%的功率消耗.定义了功率消耗最小值附近区间表示取得功率最小值的难易程度,发现该区间概率很小,这进一步说明了焊枪自转角对机器人的功率消耗有显著影响,为了减少弧焊焊接中机器人的功率消耗,需要注意焊枪自转角的选择.最后,简述了焊枪自转角与机器人功率消耗,以及工件摆放位置与机器人功率消耗关联模型的建立思想,并给出了相关初步结果.该方面的研究对焊接机器人能量优化和实际焊接生产有着重要的指导意义.     

打磨机器人自适应鲁棒约束跟踪控制

实际工作中的打磨机器人存在外部干扰或参数摄动等不确定因素,这些不确定因素有界但边界未知。针对这种不确定环境下的打磨机器人末端轨迹跟踪问题,文章提出一种自适应鲁棒约束控制方法。该方法将期望轨迹视为系统约束,利用约束跟踪的思想来解决轨迹跟踪问题,并将系统分为标称部分和不确定部分;针对标称部分,通过U-K(Udwadia-Kalaba)方程来求解约束力矩,使系统满足理想状态下的约束条件;针对不确定部分,设计一种泄漏型自适应律对不确定性边界进行估计,并根据估计的边界和约束误差来调节鲁棒控制项的增益,进而有效地补偿系统的不确定性。李雅普诺夫方法证明了该系统具有一致有界性和一致最终有界性,对简化后的打磨机器人进行末端轨迹跟踪控制的数值仿真实验结果验证了所提出方法的有效性。     

现代弧焊控制在爬行式全位置弧焊机器人中的应用研究

简述了焊接工艺过程自动化的国内外发展现状,介绍了大型工件工地焊接机器人的研制和开发,重点介绍了爬行机构和机器人控制系统的研究现状以及传感器的设计与选择要求。焊接实验和试生产结果证明,样机运行平稳、可靠,具有很好的跟踪精度。     

机器人用弧焊逆变器动特性优化控制的研究

本文介绍了电子抗抗器的原理、组成及实现方式。针对机器人用孤焊逆变器的特点,设计了两种形式的电子电抗器,用于改善机器人CO_2焊接过程的飞溅及焊缝成型问题。实验研究了这两种电子电抗器的调节优化范围。结果表明,模拟式电子电抗器响应速度快,电路结构简单,但参数调节范围窄;数字式电子电抗器响应速度稍慢,电路复杂,但功能强,可调节范围大,抗干扰性能好.这两种电子电抗器均可代替常规的带铁芯电抗器,用于机器人弧焊逆变器中,大幅度减少机器人CO_2焊的飞溅,改善成型,提高生产率.     

一种用于焊接的双臂机器人系统及其工作过程

从应用工程的角度提出了用双臂机器人进行焊接作业，以提高焊接质量的观点，提出了与之相应的２Ｒ－３Ｐ２Ｒ型双臂机器人系统，建立了机械臂坐标系、工件坐标系和作业点坐标系，描述了在焊接作业过程中焊枪相对于作业点坐标系的相对位姿。     

机器人用弧焊逆变器及设备智能控制的研究

本文阐述了机器人用弧焊逆变器及设备智能控制器的基本原理、控制电路的组成、控制软件的结构。实验结果表明,采用8097BH单片机对场效应管弧焊逆变器进行直接数控,通过编程,可方便获稠CO_2/MAG自动焊所需的静动外特性及焊接顺序,并可对焊接过程故障进行诊断及报警,焊接参数的变换、调节、存储、调用。此外,它与弧焊逆变器、送丝机、焊炬一起组成完整的自成体系的焊接系统,与机器人控制柜只有开关量的通信关系。通过调节PI参数可调整逆变器动特性,从而使焊接过程更稳定,飞溅小,焊缝成型好,更好地体现机器人弧焊方法的优越性。     

飞机结构件内腔机器人自动打磨工艺

飞机结构件的内腔结构复杂,打磨工艺难以控制,为提高打磨表面质量和打磨效率,设计了一种具备轴向/径向恒力控制的末端执行器,并搭建了自动打磨实验台。运用正交实验对磨具粒度、打磨压力、进给速度等打磨工艺参数进行了极差分析和方差分析,得到了显著因素和最优水平组合。以表面粗糙度和去除深度为评价指标,建立BP神经网络预测模型,并对训练后的模型进行实验验证。实验获得的实测值与预测值的相对误差在5. 5%以内,表明该模型对表面粗糙度和去除深度有良好的预测能力,可有效地提高打磨工艺设计的效率。     

基于非球面工件曲率的打磨斑均匀性优化方法

为了解决非球面工件打磨过程中由于打磨点处曲率变化导致的打磨斑不一致的问题,研究了基于打磨工具下压量变化的打磨斑均匀性优化方法。首先建立打磨几何模型并对打磨斑面积计算方法进行推导;然后根据工件曲率变化调整下压量来优化接触面积的均匀性;最后基于ABAQUS有限元分析软件进行仿真,并比较调整下压量前后的面积均匀性效果。结果表明,通过调整不同曲率点的下压量可以获得均匀的打磨斑面积。因此调整工具下压量来控制打磨斑均匀性的方法可行。     

数控焊接变位机与弧焊机器人I/O通讯接口设计

通过分析德国CLOOS ROMAT76AW型弧焊机器人的I/O控制接口的结构,设计了数控焊接变位机与该型弧焊机器人的I/O接口电路,实现了它们之间的I/O通讯,从而完成了数控焊接变位机与弧焊机器人的协同工作,以完成复杂工件的焊接.     

双焊接机器人避障路径规划

针对白车身双机器人同步焊接路径规划问题,采用栅格法建立双机器人同步焊接模型。首先通过改进蚁群算法和粒子群算法实现焊接机器人与工件之间的避障;其次通过C空间法实现两个焊接机器人无碰撞,求解出局部和全局最优焊接路径较好的近似解,并与标准蚁群和粒子群算法进行仿真对比实验。仿真结果表明,采用改进蚁群算法和带有交叉因子的粒子群算法,收敛速度较快,较其他算法更能缩短焊接工时。仿真结果验证了笛卡尔空间和C空间结合路径规划方法的可行性,对于双焊接机器人的路径规划具有指导意义。     

专用焊接打磨机器人视觉系统的研究

针对水轮机修复专用机器人视觉系统进行了系统地描述,并对其硬件与图像处理方法作了较详细地阐述.采用主动视觉检测法,利用CCD摄像机等相关硬件获取图像和小波变换对获取后图像进行处理,实现了对叶片表面缺陷的识别并且引导机器人焊枪跟踪焊缝,实时调整焊枪姿态,以完成补焊及焊后打磨工作.     

焊接机器人焊缝跟踪技术的现状与发展趋势

焊接机器人因其高效性在先进制造业中应用广泛,焊缝跟踪的精度和实时性是评价焊接质量的重要指标.焊缝跟踪以传感技术为基础,可实现焊缝的起止点和边缘检测、焊缝宽度测量等,传感器在机器人焊接过程中作用重大.详细分析和综述了机器人焊接过程中用于焊缝跟踪的各类传感器及其技术特点,系统地总结了其应用现状,并对焊缝跟踪技术的发展趋势进行了分析与展望,指出其未来的研究方向.