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.     

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。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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.     

箱板装配式钢结构焊接残余应力的数值模拟与研究

文中旨在对箱板装配式钢结构的焊接残余应力进行研究。由于箱板装配式钢结构通常选用Q235B钢和Q345B钢,故对这2种钢材的焊接残余应力进行研究。通过Abaqus关联Dflux热源子程序对Q235B与Q345B钢板进行焊接模拟,并利用超声波检测方法对钢板进行焊接残余应力测试。结果表明：钢材的屈服强度对焊接残余应力有显著影响;在焊缝热影响区上的纵向残余应力以拉应力为主,在整个焊件上的横向残余应力既存在拉应力,也存在压应力;钢板残余应力试验结果与模拟结果基本吻合,验证了Abaqus模拟钢板焊接的可靠性。     

大型箱型钢结构焊接变形的控制

箱型框架钢结构件,焊接施工中既要保证焊接质量,又要控制焊接变形,保证箱型构件的几何尺寸及形位公差。本文通过工艺分析、试验确定了合理的施工方案,取得了满意的效果。     

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.     

一种可控机构式焊接机器人的焊接精度分析

设计了一种具有十连杆五自由度的可控机构式焊接机器人,并针对可控机构低重心的特点以及焊接过程的实际工况,通过ADAMS软件对机器人机构进行刚性体和柔性体的建模,在直线匀速焊接轨迹下,仿真不同的焊接速度,分析可控机构式焊接机器人的刚性体和柔性体的焊枪末端位移随时间变化的特点,得到焊接机器人的焊接精度与焊接速度变化规律。     

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.     

用于球罐焊接的柔性导轨焊接机器人研究

针对大型球罐焊接的工程实践,开发出系列柔性轨道焊接机器人,实现球罐的全位置多道多层焊接;并针对研制过程中的难点对焊接机器人锁紧机构的设计、在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数控制、自主学习开放式专家系统进行详细说明.实践证明,该柔性导轨焊接机器人能够较好地完成复杂工件的多种焊缝的现场焊接.尤其是球罐全位置焊接的工艺要求.     

焊接自动线和焊接机器人

用于球罐焊接的柔性导轨焊接机器人研究 针对大型球罐焊接的工程实践,开发出系列柔性轨道焊接机器人,实现球罐的全位置多道多层焊接;并针对研制过程中的难点对焊接机器人锁紧机构的设计、在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数控制、自主学习开放式专家系统进行详细说明。实践证明,该柔性导轨焊接机器人能够较好地完成复杂工件的多种焊缝的现场焊接,尤其是球罐全位置焊接的工艺要求。     

焊接自动线和焊接机器人

用于球罐焊接的柔性导轨焊接机器人研究 针对大型球罐焊接的工程实践,开发出系列柔性轨道焊接机器人,实现球罐的全位置多道多层焊接;并针对研制过程中的难点对焊接机器人锁紧机构的设计、在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数控制、自主学习开放式专家系统进行详细说明。实践证明,该柔性导轨焊接机器人能够较好地完成复杂工件的多种焊缝的现场焊接,尤其是球罐全位置焊接的工艺要求。     

遥操作焊接机器人焊接信息采集系统研究

对于危险环境遥操作焊接机器人的监视而言,除了采用虚拟现实技术创建的、增强人机交互能力的3D虚拟工作环境之外,实际焊接过程信息的采集也是非常重要的。遥操作焊接机器人焊接信息采集系统使用数据采集模块采集焊接电压、电流。以Qt作为开发工具,使用C++语言完成了机器人焊接信息系统软件开发,主要功能包括焊接电压、电流的采集与绘制波形图,以及通过摄像机捕捉焊接现场画面并展示给操作人员。该系统具有跨平台特性优良、安全性能高等优点。焊接试验表明,开发的焊接信息采集系统能够满足机器人遥操作焊接应用的需要。