非完整約束水下焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制及工藝參數(shù)協(xié)同機(jī)制研究.pdf

1、隨著海洋活動(dòng)及開(kāi)發(fā)日益頻繁，水下結(jié)構(gòu)物種類(lèi)繁多，有些鋼構(gòu)部件在水下長(zhǎng)期服役中會(huì)出現(xiàn)失效損壞，需要及時(shí)修復(fù)。針對(duì)此種需求，本文提出了水下移動(dòng)平臺(tái)搭載焊接操作臂形式的水下焊接機(jī)器人模型，水下移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)永磁體車(chē)輪吸附在鋼結(jié)構(gòu)表面并在其上移動(dòng)行走，移動(dòng)平臺(tái)上搭載焊接操作臂，操作臂末端安裝有局部排水罩，焊槍位于排水罩內(nèi)，采用局部干法的焊接方式進(jìn)行全位置焊接操作。本文分別對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和局部干法水下焊接所用的關(guān)鍵部件排水罩及焊接工藝進(jìn)行研究，主

2、要研究?jī)?nèi)容為:
　　(1)對(duì)非完整約束的移動(dòng)焊接機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，分別建立輪式移動(dòng)平臺(tái)和焊接操作臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解，進(jìn)行軌跡控制研究，給出移動(dòng)平臺(tái)和焊接操作臂的規(guī)劃軌跡和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，通過(guò)逆解計(jì)算相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，然后把計(jì)算的運(yùn)動(dòng)參數(shù)導(dǎo)入ADAMS進(jìn)行仿真，模擬移動(dòng)機(jī)器人大范圍全位置的焊接軌跡。
　　(2)針對(duì)水下全位置焊接對(duì)矩形排水罩的排水要求，利用FLUENT對(duì)典型空間位置角度的排水過(guò)程進(jìn)行模擬，并根據(jù)模擬

3、結(jié)果對(duì)排水罩結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)確定相應(yīng)的排水速度和管路布置。按照模擬優(yōu)化結(jié)果制作排水罩進(jìn)行排水實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其可行性。
　　(3)利用干式高壓艙模擬水下干法焊接環(huán)境，在高壓艙內(nèi)進(jìn)行了全位置焊接實(shí)驗(yàn)，獲得典型位置的焊接參數(shù)，并基于獲得的焊接參數(shù)進(jìn)行數(shù)值擬合，得到焊接參數(shù)與位置的關(guān)系，為水下機(jī)器人焊接操作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　(4)利用研制的水下移動(dòng)焊接機(jī)器人，采用局部干法焊接方式進(jìn)行平焊位置的焊接實(shí)驗(yàn)，獲得成形良好焊縫。