平面型弧焊机器人的研究与开发

论文摘要

焊接是现代制造业中最重要的工艺技术之一,提高焊接质量的稳定性和可靠性至关重要。限于经济和技术的原因,我国的焊接生产作业基本还是手工操作,改变这种状况的唯一途径是采用自动焊接技术,焊接机器人是代替工人进行焊接操作的最佳自动化工具。以焊接生产中最普遍的一种形式——平焊缝为研究对象,根据其工艺要求,研制了一种焊接质量优、可靠性高、通用性强、操作简便、成本低廉的平面型弧焊机器人。主要内容如下:介绍焊接机器人技术的应用现状与发展趋势。分析平焊过程的工艺要求,明确平面型弧焊机器人设计的总体目标与方案。设计多自由度的弧焊机器人机械结构。按照“PC机+运动控制卡”的方案,组建控制系统的硬件结构。以Visual Basic语言开发运动控制系统软件。机器人与通用的CO2气体保护焊机配套进行焊接性能测试实验。实验结果表明,弧焊机器人能实现平面形状焊缝的匀速自动焊接,焊缝成形良好、效率高,控制系统运行准确、可靠,平面型弧焊机器人系统总体技术方案合理,工作性能稳定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外焊接机器人技术的应用现状与发展趋势
• 1.1.1 工业机器人的发展历程
• 1.1.2 焊接机器人的应用现状
• 1.1.3 焊接机器人技术的研究现状
• 1.1.4 焊接机器人技术的发展趋势
• 1.2 课题来源及研究意义
• 1.3 课题研究的主要内容
• 第二章 弧焊机器人的总体方案设计及机械结构设计
• 2.1 引言
• 2.2 焊接对象分析
• 2.3 总体设计目标
• 2.4 弧焊机器人总体设计原则
• 2.5 弧焊机器人的总体方案
• 2.6 弧焊机器人的机械结构设计
• 2.6.1 机器人机械设计的特点
• 2.6.2 机械结构形式
• 2.6.3 机械主体结构设计
• 2.7 小结
• 第三章 弧焊机器人运动控制系统硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 控制系统方案设计
• 3.2.1 控制系统的总体功能要求
• 3.2.2 控制系统方案的选择
• 3.2.3 控制方式的选择
• 3.2.4 弧焊机器人的控制原理
• 3.3 控制系统硬件组成方案
• 3.4 控制系统硬件主要组成
• 3.4.1 工控机
• 3.4.2 运动控制卡
• 3.4.3 步进电机
• 3.4.4 步进电机驱动器
• 3.5 手动控制系统设计
• 3.6 小结
• 第四章 弧焊机器人控制系统的软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 控制系统软件设计指导原则
• 4.3 软件操作平台与编程语言
• 4.4 软件分析与设计
• 4.5 人机控制界面
• 4.6 运动控制实现
• 4.6.1 初始化模块
• 4.6.2 速度范围设定模块
• 4.6.3 定量驱动设计
• 4.6.4 连续运动设计
• 4.6.5 直线插补设计
• 4.6.6 圆弧插补
• 4.6.7 圆角运行控制
• 4.6.8 停止控制
• 4.7 控制系统工作流程
• 4.8 小结
• 第五章 弧焊机器人的性能测试实验
• 5.1 引言
• 5.2 实验目的
• 5.3 实验方案设计
• 5.3.1 实验技术路线
• 5.3.2 实验采用的焊接方法设备及条件
• 5.3.3 实验步骤设计
• 5.4 实验结果及分析
• 5.4.1 焊接实验结果
• 5.4.2 焊接实验结果分析
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢