四輪驅動全輪差速轉向移動焊接機器人移動機構設計與仿真.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)空間復雜。完成此類焊縫的自動化焊接,移動焊接機器人需在平面及立面上平穩(wěn)地移動并靈活轉向。本課題針對上述要求提出了一種運動靈活、負載能力強的磁吸附式新型四輪驅動全輪差速轉向移動焊接機器人移動機構。
　　 提出了四輪驅動全輪差速轉向機器人移動機構的設計要求,擬定了機器人移動機構各組成部分的機構設計方案。運用Pro/E軟件建立了機器人

2、移動機構的三維模型。通過對機器人移動機構吸附條件的理論分析,推導出了在豎直壁面上的機器人移動機構所需最小安全磁吸附力,為機器人移動機構的磁吸附機構的優(yōu)化設計提供了依據(jù)。
　　 采用齊次坐標變換法建立了機器人移動機構運動學模型,以典型焊縫軌跡直線-圓弧-直線為例進行了逆運動學求解,通過MALTAB仿真得到了機器人移動機構的運動軌跡、運動參數(shù)及偏差。驗證了所提出的全輪差速轉向機構的正確性,為機器人移動機構虛擬樣機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驗,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、磁塊結構參數(shù)、磁塊耦合方式及隔磁鋁塊厚度四個方面對機器人移動機構的磁吸附機構進行了優(yōu)化設計,磁吸附機構能夠滿足設計要求。
　　 為研究機器人移動機構的動力特性,運用ADAMS軟件建立了機器人移動機構虛擬樣機。在虛擬試驗環(huán)境中對機器人移動機構虛擬樣機在水平面及豎直面上沿直線

4、-圓弧-直線軌跡及S型軌跡運動進行仿真分析。對豎直壁面上負載10kg的機器人移動機構沿直線.圓弧軌跡運動進行仿真分析。將機器人移動機構在虛擬試驗環(huán)境中的運動軌跡與目標軌跡進行了對比,得到了兩者的偏差值。仿真結果表明機器人移動機構的運動精度能夠滿足設計要求。
　　 為驗證逆運動學求解的正確性,采用聯(lián)合控制仿真,對機器人移動機構四驅動輪及轉向機構進行了閉環(huán)控制,實現(xiàn)了機器人移動機構虛擬樣機沿直線及圓弧軌跡運動。為研究機器人移動機構物