箱型钢结构焊接机器人系统构建及运动学建模

针对箱型钢结构现场焊接施工中的自动化程度低、高空作业和接头质量稳定性不足等问题，设计了一款新型箱型钢结构全位置焊接机器人系统.在介绍机器人系统的结构设计方案和原理的基础上，根据箱型钢结构的结构特征，对其直拐角的焊接运动过程进行了详细的探讨，对其各种运动状态进行了基于Craig D-H模型的运动学建模和分析.针对焊接机器人在过渡运动过程中存在连杆偏距和关节角变量的问题，提出了一种额外引入中间坐标系的正运动学求解方法.结果表明，机器人系统的结构设计和参数选择合理，系统运动学建模及求解正确.     

箱型钢结构轨道式焊接机器人D-H模型与连续轨迹规划

针对箱型钢的结构特征和焊接过程特点,设计了一款5自由度的轨道式焊接机器人,用于箱型钢结构安装现场的自动化焊接. 采用D-H法,建立了机器人运动学模型,并通过特定的代数方法进行了逆运动学求解,推导出了焊枪末端的空间位姿参数与焊接机器人各关节变量的解析关系模型. 在此基础上,采用连续路径运动的轨迹规划法,在给定焊枪末端轨迹时,对各关节的运动情况进行了MATLAB仿真研究. 结果表明,导出的逆运动学求解模型可用于箱型钢结构焊接机器人的连续运动轨迹和姿态规划和控制,为实施机器人的运动控制奠定了基础.     

钢结构数字化全功能焊接机器人研制

针对钢结构复杂现场的自动化焊接作业需求,开发出四自由度移动焊接机器人.在机械方面进行了小型化、轻量化、模块组合化的设计,解决现场高空作业的快速安装调试和高空搬运的需求;在控制方面,采用焊缝再现示教、参数管理专家数据库、坡口规划数据库等技术,解决野外作业的坡口轨迹跟踪、焊接参数和电源参数的协调控制、大厚钢板坡口自动排道的多层多道焊接等实际问题,并进行了大量焊接试验、工艺评定和产业化推广,建立样板工程.结果表明,所开发的机器人实现了真正意义的钢结构数字化全功能焊接,机器人结构简单轻便、自动化程度高、焊接成形好,焊接质量满足工艺要求,适合于现场安装焊接作业.     

基于蒙特卡洛法的箱型钢结构焊接机器人工作空间分析

机器人的工作空间是衡量其适用范围和工作能力的重要运动学指标。在简要介绍5自由度箱型钢结构轨道式焊接机器人的基本结构之后,采用D-H法分别建立了该机器人在直线段和圆弧段轨道的运动学模型。将运动学模型转换至以箱型钢中心为基准的坐标系,基于蒙特卡洛法采用工程软件MATLAB对机器人的工作空间进行了仿真分析,仿真结果表明所设计焊接机器人的工作空间形状紧凑,与所期望的实际需求相符。综合考虑机器人工作空间与实际机械结构约束,确定了该机器人所适用的箱型钢结构尺寸范围。     

奥运(鸟巢)工程焊接机器人研究与应用

分析了国家体育场馆(鸟巢)工程铜结构焊接的特点和要求,研发了一种用于"鸟巢"工程钢结构焊接的轨道式焊接机器人.该机器人机构设计新颖,具有焊缝轨迹示教、焊接参数存储记忆、焊接电源联动控制等功能,可解决厚壁长焊缝、多种焊接位置钢结构的焊接,可满足钢结构现场焊接施工需求,已在奥运"鸟巢"工程中得到应用.     

机器人焊接工作站在推土机后桥箱焊接中的应用

从机器人柔性焊接系统设计的角度出发,分析了推土机后桥箱的结构特点和可迭性,明确了焊接工装设计思路.从系统集成的角度出发,介绍了机器人焊接工作站的系统配置,特别说明了焊接机器人的功能配置,机器人周边设备的功能配置和结构特点,焊接系统的功能配置.根据机器人工作站在实际生产中的使用效果,说明机器人焊接工作站作为一种柔性的制造装备,可以提高后桥箱的焊接质量和生产效率,减轻工人劳动强度,同时适合不同型号的后桥箱进行混线自动化生产.     

机器人焊接技术在钢结构行业的应用

针对钢结构构件的特点及其对机器人焊接的要求,综述了钢结构领域机器人焊接技术的研究现状及发展趋势,指出钢结构构件设计标准化程度低、装配安装精度与机器人智能化程度不匹配是机器人焊接技术在钢结构行业应用的瓶颈问题。通过钢结构构件的模块化、系列化、标准化设计、构建完善的焊接数据库、开发高精度焊缝跟踪技术等方式,逐步提升焊接机器人智能化程度,以攻克钢结构行业机器人焊接技术应用的难题。     

建筑钢结构球形节点与圆管杆件的机器人焊接

采用移动式焊接机器人对北京新机场航站楼屋盖的球节点和圆管杆件进行现场焊接。焊前针对球节点和圆管杆件的机器人焊接进行了工艺评定,采用移动式焊接机器人对试样进行焊接,焊后进行了拉伸、弯曲和冲击等力学性能检测并验证合格,在此基础上,将移动式焊接机器人用于球节点和圆管杆件的现场焊接施工,焊后超声检测结果均合格。结果表明,移动式焊接机器人应用于建筑钢结构球形节点与圆管杆件焊接所获得焊缝力学性能满足要求,适用于建筑钢结构的现场焊接施工。     

钢结构现场作业焊接机器人研究与应用

综述钢结构在我国建筑工程中的飞跃发展,分析由钢结构带动的焊接技术和焊接装备的发展情况.针对建筑钢结构现场安装施工的焊接作业,系统阐述了笔者团队研究的系列作业焊接机器人的研究成果和现场推广应用情况,开发出适合于现场施工作业的移动式焊接机器人,采用焊缝轨迹示教、焊接参数数据管理、焊接电源联动控制以及高效双枪和全数字化等技术,解决了诸多困扰现场焊接问题,并在国家标志性工程上获得成功推广应用.     

钢结构全位置焊接机器人的研究与开发

介绍了一组适用于钢结构焊接的GDC型全位置焊接机器人.该焊接机器人具有在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数示教、离线焊接参数设置等智能控制手段,可适应不规则焊缝的轨迹跟踪,实现多层多道焊及全位置焊的自动化焊接,并可灵活方便地完成多台焊接机器人的焊接参数设置.GDC-1型焊接机器人已成功应用于"奥运鸟巢工程"现场焊接,可在建筑铜结构焊接工程中推广应用.     

机器人焊接工作站在汽车起重机卷扬箱焊接中的应用

从机器人柔性焊接系统设计的角度出发,分析了汽车起重机卷扬箱的结构特点和可达性,明确了焊接工装设计思路.从系统集成的角度出发,介绍了双工位机器人焊接工作站的系统配置,特男<阐述了焊接机器人的功能配置和机器人周边设备的功能配置以及结构特点,焊接系统的功能配置和环保装置的功能.根据机器人工作站在实际生产中的使用效果分析,说明机器人焊接工作站作为一种柔性的制造装备,可以提高卷扬箱的焊接质量和生产效率,减轻工人劳动强度,同时符合不同型号的卷扬箱进行混线自动化生产的要求.     

唐山开元造船业推出焊接机器人

正日前,大连船舶重工集团有限公司联合唐山开元机器人系统有限公司采用焊接机器人对船舶结构模拟工件进行了试焊接。现场焊接过程中,唐山开元公司提供的MICROBO超小型焊接机器人顺利完成了模拟工件的平焊、横焊、立焊三项试焊内容。据悉,此款焊接机器人是唐山开元公司在船舶行业推出的主打产品,在日韩船厂已得到广泛的应用,在我国钢结构、桥梁、重型机械等领域也有诸多成功应用业绩。该焊接机器人具有智能、便携、全自动等特点,可以自动检测焊缝信息、生成焊接工艺参数、完成焊接,减小了焊接工作中人为因素的影响,大大降低了劳动强度,解放了劳动力。今年4月,大连船舶重工集团有限公司船便提出"焊接自动化达到65%"的口号,此次机器人焊接试验也正是其为实     

管道全位置焊接机器人机械系统研制

为解决管道建设野外作业的自动化焊接的难题。研制了一种导轨式管道焊接机器人,其关键技术包括：研制新型的行走机构、焊枪摆动机构、机器人导轨与智能控制系统。介绍了导轨式管道焊接机器人机械系统的研制,着重对其结构特点、动作原理、设计要点进行了分析和说明。结合焊接工艺的要求对送丝电机减速箱及走丝轮直径的选定进行了校核计算。现场应用表明,该机器人能沿导轨平稳、可靠的行走,进行管道的全位置焊接,其操作简便,成本低,适合我国现场施工作业及工人的技术水平,既保证了焊接质量,又提高了劳动效率。     

遥控焊接机器人作业工具快速更换技术

为了增加遥控焊接机器人的实用性,满足其在进行遥控焊接维修任务时对不同作业工具的更换需要,开发出一种用于遥控焊接机器人的作业工具快速更换技术.根据焊接任务的要求,通过内置汽缸进行气动连接和机械锁紧等设计方式使该装置具备结构紧凑、体积小、重量轻等特点.应用于遥控焊接机器人维修系统中时,可以使其完成多种作业任务,实现遥控焊接机器人的通用性.节约了维修成本,提高了遥控焊接机器人的工作效率.重点介绍了该技术装置的结构和工作原理以及在实际应用中的具体实施方法.     

管道全位置焊接机器人结构设计与分析

针对长输油气管道焊接效率低、劳动强度大和焊接质量不稳定的问题,研制了一种管道全位置焊接机器人。根据野外施工特点,采用模块化设计方法,确定了焊接机器人结构,主要包括行走机构、焊炬调节机构和送丝系统三部分,并对其结构特点和工作原理进行了分析。根据机械模型建立了机器人的运动学方程,进行了仿真和试验研究,仿真结果表明：该机器人可以完成对应壁厚钢管的焊接,且焊接质量良好。     

异型断面管道自动焊接执行机构设计及运动仿真

在自主研发的全位置管道焊接机器人基础之上,针对异型断面波纹管的特点,研究了一种异型断面波纹管自动焊接机器人,能实现波纹管现场组对、坡口加工及自动化焊接等问题.该机器人系统主要包括对管装置、焊接/切割控制系统、自动焊接/切割系统、焊接/切割自动执行装置.着重分析了其自动焊接执行机构,并在结构模型的基础上进行了运动仿真研究...     

焊接机器人工作站系统设计原则探讨

主要对焊接机器人工作站系统设计原则进行了探讨,通过对工作站焊接工件的确认、机器人安装方式的影响、机器人系统配置以及相关配套外围系统要求的阐述,得出有关于机器人工作站系统在进行设计时需要注意和必须解决的问题。     

拱形箱型钢结构埋弧焊工艺研究

为实现大型拱形箱型钢结构的装配焊接,开发了一种工装。采用该工装进行埋弧焊接,并研究焊接工艺及焊接变形情况。结果显示:当焊枪倾斜角θ为7°～10°时,可减小焊缝根部出现未焊透的几率。另外,对箱型结构一侧的两条焊缝沿同一方向同时焊接,焊后翻转,再对另一侧的两条焊缝沿相同方向同时焊接,测量发现,上、下两侧的焊缝在横向同时发生了收缩,收缩量2～4 mm,在竖直方向几乎没有变化,两条对角线尺寸相差不超过2 mm。在上述工装及工艺下施焊,焊接变形可得到控制,满足工程使用要求。     

弧焊机器人焊接系统的研制与应用

本文介绍弧焊机器人焊接系统的研制及应用。该系统与示教再现型机器人配套,适于CO_2焊接。它采用高性能晶闸管式弧焊电源和推拉丝式送丝机,通过接口盒与机器人控制器通讯,能检测多种故障和报警。经反复试验和生产现场使用,证明该系统性能优良,工作可靠,焊接质量高,成本低,可实现国产化,替代进口产品。     

一种相贯线埋弧焊接机器人的结构优化设计

为了使相贯线埋弧焊接机器人具有更好的运动学和动力学性能,结合机械结构特点和动力学性能,按照由下而上的设计方法,优化设计了一种相贯线埋弧焊接机器人。利用UG软件完成了三维建模,并通过ADAMS软件进行了仿真分析。仿真结果表明：该方法提高了系统的整体性能,为其他相关机器人结构和驱动装置的优化设计提供了参考。