四輪驅(qū)動全輪差速轉(zhuǎn)向移動焊接機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、目前,大型船體、球罐、海洋石油平臺等裝備的制造和檢修作業(yè)中存在大量的直線和折線焊縫,焊接工作量大且作業(yè)空間復(fù)雜。完成此類焊縫的自動化焊接,移動焊接機(jī)器人需在平面及立面上平穩(wěn)地移動并靈活轉(zhuǎn)向。本課題針對上述要求提出了一種運(yùn)動靈活、負(fù)載能力強(qiáng)的磁吸附式新型四輪驅(qū)動全輪差速轉(zhuǎn)向移動焊接機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)。
　　 提出了四輪驅(qū)動全輪差速轉(zhuǎn)向機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求,擬定了機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)各組成部分的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。運(yùn)用Pro/E軟件建立了機(jī)器人

2、移動機(jī)構(gòu)的三維模型。通過對機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)吸附條件的理論分析,推導(dǎo)出了在豎直壁面上的機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)所需最小安全磁吸附力,為機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)的磁吸附機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
　　 采用齊次坐標(biāo)變換法建立了機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)模型,以典型焊縫軌跡直線-圓弧-直線為例進(jìn)行了逆運(yùn)動學(xué)求解,通過MALTAB仿真得到了機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌跡、運(yùn)動參數(shù)及偏差。驗(yàn)證了所提出的全輪差速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的正確性,為機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)仿真分析及控制提供了

3、依據(jù)。
　　 通過吸附磁塊的仿真與實(shí)驗(yàn),確定了磁場仿真中磁路單元各組成部分的材料屬性和網(wǎng)格劃分密度、磁路單元的邊界條件及磁吸附力的求解方法。從磁路類型、磁塊結(jié)構(gòu)參數(shù)、磁塊耦合方式及隔磁鋁塊厚度四個方面對機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)的磁吸附機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),磁吸附機(jī)構(gòu)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
　　 為研究機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)的動力特性,運(yùn)用ADAMS軟件建立了機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)。在虛擬試驗(yàn)環(huán)境中對機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)在水平面及豎直面上沿直線

4、-圓弧-直線軌跡及S型軌跡運(yùn)動進(jìn)行仿真分析。對豎直壁面上負(fù)載10kg的機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)沿直線.圓弧軌跡運(yùn)動進(jìn)行仿真分析。將機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)在虛擬試驗(yàn)環(huán)境中的運(yùn)動軌跡與目標(biāo)軌跡進(jìn)行了對比,得到了兩者的偏差值。仿真結(jié)果表明機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動精度能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
　　 為驗(yàn)證逆運(yùn)動學(xué)求解的正確性,采用聯(lián)合控制仿真,對機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)四驅(qū)動輪及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行了閉環(huán)控制,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)沿直線及圓弧軌跡運(yùn)動。為研究機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)物