K-Y型管接頭焊接機器人機械系統(tǒng)設計及仿真.pdf

1、隨著海洋石油資源的開發(fā)活動不斷加強，海洋鉆采平臺的需求量大幅上升。管管相貫的導管架接頭形式在海洋平臺中大量出現(xiàn)，目前此類管接頭的焊接多采用手工施焊，焊接效率低。導管架接頭的高效自動化焊接在管道組裝工程中具有重要的意義。
　　本論文的開展基于天津市科技支撐計劃重點項目“K/Y型導管架焊接機器人”，已有的管道接頭焊接機器人大多針對正交、小尺寸的T型管接頭焊接件，其對于海洋平臺中K/Y型大尺寸斜交接頭形式的相貫線焊縫無法有效施焊，為了實

2、現(xiàn)K/Y型相貫管接頭焊縫的自動化焊接，大幅降低此類管道焊接現(xiàn)場工人的勞動強度、改善其工作環(huán)境，并有效提高焊接質量和效率，本文設計研制了一種K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人。
　　在充分調研國內外管道自動焊接機器人研究現(xiàn)狀的基礎上，深入分析了K/Y型管接頭空間相貫線焊縫的特點，建立了管道斜交相貫線的數(shù)學模型及相貫線焊縫的特征坐標系，提出一種圓柱坐標型操作機構與二自由度差速手腕機構結合的機器人結構設計方案，該機器人具有5個自由度，即

3、可滿足機器人自由度的使用要求又能實現(xiàn)靈活避障的目的。
　　為了保證機器人結構強度，對所設計的機器人在危險工況下的力學性能進行了分析，利用Ansys Workbench有限元仿真分析軟件，對設計的機器人結構進行了靜力學和模態(tài)分析，校核了其結構強度和振動穩(wěn)定性，對其進行了結構尺寸優(yōu)化，在保證各部分結構強度都能滿足使用要求的基礎上，完成了機器人樣機的設計開發(fā)。
　　根據(jù)機器人樣機各桿件尺寸，采用D-H法建立了機器人連桿坐標系，對機