非完整約束水下焊接機器人運動控制及工藝參數(shù)協(xié)同機制研究.pdf

1、隨著海洋活動及開發(fā)日益頻繁，水下結(jié)構(gòu)物種類繁多，有些鋼構(gòu)部件在水下長期服役中會出現(xiàn)失效損壞，需要及時修復(fù)。針對此種需求，本文提出了水下移動平臺搭載焊接操作臂形式的水下焊接機器人模型，水下移動平臺通過永磁體車輪吸附在鋼結(jié)構(gòu)表面并在其上移動行走，移動平臺上搭載焊接操作臂，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行全位置焊接操作。本文分別對機器人的運動學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行研究，主

2、要研究內(nèi)容為:
　　(1)對非完整約束的移動焊接機器人進行運動學建模，分別建立輪式移動平臺和焊接操作臂的運動學模型，并計算運動學正逆解，進行軌跡控制研究，給出移動平臺和焊接操作臂的規(guī)劃軌跡和運動時間，通過逆解計算相應(yīng)的運動參數(shù)，然后把計算的運動參數(shù)導(dǎo)入ADAMS進行仿真，模擬移動機器人大范圍全位置的焊接軌跡。
　　(2)針對水下全位置焊接對矩形排水罩的排水要求，利用FLUENT對典型空間位置角度的排水過程進行模擬，并根據(jù)模擬

3、結(jié)果對排水罩結(jié)構(gòu)形式進行優(yōu)化，同時確定相應(yīng)的排水速度和管路布置。按照模擬優(yōu)化結(jié)果制作排水罩進行排水實驗，驗證了其可行性。
　　(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)進行了全位置焊接實驗，獲得典型位置的焊接參數(shù)，并基于獲得的焊接參數(shù)進行數(shù)值擬合，得到焊接參數(shù)與位置的關(guān)系，為水下機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焊接機器人，采用局部干法焊接方式進行平焊位置的焊接實驗，獲得成形良好焊縫。