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.     

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.     

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。     

箱型钢结构焊接机器人系统机构设计与研究

箱型钢结构在建筑、桥梁等领域的应用愈来愈广泛,针对安装现场迫切需要解决的自动化焊接问题,提出了一种箱型钢结构焊接机器人系统。在对其总体结构进行了功能分析和论证的基础上,进行了机械结构详细设计。在焊接机器人系统水平安装和垂直安装两种极限使用位置下,对所设计的轨道机械结构进行了力学有限元分析,结果表明:该机构设计合理,力学性能完全满足使用要求。该机器人系统具有使用灵活、可适用于不同尺寸的钢结构焊接、有助于获得良好的焊接质量和较高的焊接效率、适应条件恶劣的现场焊接工况等优点。     

北京新机场航站楼C形柱箱形结构的机器人焊接

采用移动式焊接机器人对北京新机场航站楼C形柱箱形梁进行了现场焊接。焊前针对C形柱对接V形坡口横焊及K形坡口立焊进行了机器人焊接工艺评定,在此基础上,将移动式焊接机器人用于C形柱箱形梁的现场焊接施工,焊后超声波检测结果均合格。应用表明,移动式焊接机器人可以应用于建筑钢结构的现场焊接施工。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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.