液下搅拌机器人的运动学分析

液下搅拌机器人可取代传统的大型机械搅拌装置,具有体积小,能耗少等优点。对这种轮式移动机器人的运动学特性进行了详细分析,推导出了前轮驱动时机器人车体上的各个主动关节和非主动关节的运动参数计算公式,从而为进一步进行动力学分析和建立机器人运动控制模型奠定了基础。

浆液下搅拌机器人功能研究与方案规划

提出一种新型工业特种机器人的构思,该机器人应用于新型能源水煤浆的防沉淀技术,具有体积小、能耗少、成本低的优点。分析了其基本功能要求,提出其基本结构组成方案,并对方案进行了分析和论述,特别对其路径规划和超声波定位原理进行了介绍。

基于模糊逻辑的浆液下搅拌机器人路径跟踪研究

首先建立了浆液下搅拌机器人车体的运动学模型,然后分析了传统的控制方法无法对其进行精确路径跟踪的原因,设计了用于机器人路径跟踪的模糊控制器,最后经过被控对象的分析与实验,验证了模糊控制器具有使用方便、精度高和稳定性好等优点。

基于PMAC的浆液下搅拌机器人的运动控制研究

介绍了可编程多轴运动控制器及其开放性 ,给出了基于PMAC的浆液下搅拌机器人运动控制系统的硬件体系结构 ,并对系统进行了软件开发 ,最后经对被控对象编程仿真 ,验证了此运动控制系统具有使用方便。

浆液下搅拌机器人路径跟踪的模糊逻辑控制

提出了一种应用于防止水煤浆沉淀的新型工业机器人的构思,建立了浆液下搅拌机器人车体的运动学模型,设计了用于机器人路径跟踪的模糊控制器。仿真实验表明,该模糊控制器具有使用方便、精度高和稳定性好等优点。

液下搅拌机器人功能初探与动力学分析

针对目前单纯机械搅拌装置体积大、笨重、能耗多的缺点,提出了液下搅拌机器人的一种方案,并对机器人各部分结构功能进行了初步描述,进而对机器人的运动学和动力学特性做了分析。机器人的研制成功将提高水煤浆代油技术生产的现代化水平。

基于UG信息的机器人搅拌摩擦焊离线编程

由于搅拌摩擦焊具有工艺锻压后倾角的特性,常用的机器人位置,方位控制指令及通用的离线编程软件不能很好的解决机器人搅拌摩擦焊三维空间曲线焊接程序的编程,基于此目的,开发了一种基于UG代码信息及VB程序后续处理的方法进行三维空间曲线机器人搅拌摩擦焊焊接程序的离线编程。

搅拌摩擦焊机器人典型工况下的受载研究

本项目将以我国自主研发的FSW焊接机器人为研究对象,研究其在大、重、高精密装备中的应用。本项目将通过构建混合动力头部的力学模型,对混合动力头部在5种典型工作条件下的载荷进行准确模拟,得到混合动力头部的刚性、强度等参数,从而对混合动力头部的整体结构进行优化设计。研究结果显示,FSW机器人在最苛刻的结构状态下具有较好的刚性,各个关键部件的安全性,整体结构的刚性可以达到预期的焊接要求。

搅拌摩擦焊机器人典型工况下的受载分析

以最新研制的搅拌摩擦焊机器人为例,建立了一套针对于大型重载高精度设备的结构设计分析流程。为了提高机器人的焊接精度和评估重要零部件的力学性能,建立了搅拌头的力学模型,并进行了焊接过程的数值仿真,精确地模拟了机器人在5种典型工况下的受载状态,获得了整机刚度和强度的结果数据,最终有效地指导了整个机器人的结构设计。结论表明:搅拌摩擦焊机器人在最恶劣构型瓜瓣焊工况下刚度性能良好,各主要功能元器件安全可靠,整机的刚度性能能够满足给定的焊接指标,为整机的轻量化设计和力学性能优化创造了条件。

工艺参数对机器人搅拌摩擦焊轴向力和前进抗力的影响

针对6061-T6铝合金机器人搅拌摩擦焊(RFSW)展开研究,首先在库卡机器人的末端和搅拌摩擦焊电主轴之间安装六维力传感器,搭建六维力传感器数据采集系统。其次采用不同的工艺参数对5 mm 6061-T6铝合金进行焊接,在焊接过程中实时监测搅拌头受到的轴向力和前进抗力,焊后对焊缝横截面进行观察与分析,对焊缝横截面进行拉伸测试和硬度测量,分析轴向力和前进抗力对焊缝微观组织及力学性能的影响。结果表明:搅拌头转速在800~3400 r/min之间,搅拌头转速对焊缝力学性能影响较小;焊接速度在60~360 mm/min之间,焊缝力学性能良好。焊接过程中搅拌针下压阶段轴向力最大,达到约5000 N,焊接阶段稳定时,轴向力约为3600 N,焊接阶段前进抗力最大,达到约−550 N。在焊接过程中,轴向力/前进抗力的比值为−6.5左右时焊缝性能良好。

机器人搅拌摩擦点焊系统设计

搅拌摩擦点焊是一种新型固相焊接技术,机器人焊接是焊接制造业的主要发展方向,将搅拌摩擦点焊与机器人相结合,通过加工相应的焊接装置以及增加机器人的承载能力,设计完成机器人搅拌摩擦点焊装置,实现对搅拌针的精确控制。机器人搅拌摩擦点焊的控制系统是将机器人控制系统和搅拌摩擦点焊控制系统结合,在焊接过程中二者既能独立运行,又相互联系,实现搅拌摩擦点焊装置与机器人协同工作模式,从而实现无间断循环的焊接过程,提高焊接效率。通过实验对比分析机器人搅拌摩擦点焊与传统龙门式搅拌摩擦点焊焊接的工件表面成形和焊点力学性能,结果表明:机器人搅拌摩擦点焊系统实现了复杂结构工件的焊接,表面成形良好,无明显的焊接缺陷,且焊点结合强度与龙门式相当,机器人搅拌摩擦点焊系统具有良好的焊接性能。

2024-T4超薄铝合金机器人搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

机器人作为搅拌摩擦焊系统的载体时,由于其关节采用串联模式进行连接,在焊接过程中关节易发生变形,而变形的释放会导致焊漏等缺陷,制约了机器人搅拌摩擦焊系统在超薄板焊接过程中的应用.针对上述问题,文中对0.5 mm厚超薄2024-T4铝合金板进行了机器人搅拌摩擦焊工艺研究.结果表明,增加下压量或提高主轴转速成功实现薄板铝合金焊接,在主轴转速为2 500 r/min,焊接速度为600~1 000 mm/min工艺参数内,接头强度呈现升高趋势,最高可达408 MPa,达到母材90%.接头硬度呈双"W"形分布,其断裂形式为韧性断裂.

适用于机器人焊接的搅拌摩擦焊技术及工艺研究现状

集绿色化与智能化于一体的机器人搅拌摩擦焊技术具有极高的焊接柔性,在工业生产中受到广泛重视与应用。从减小搅拌摩擦焊接过程中的轴向力方面入手,对一些低轴向力且适用于机器人搅拌摩擦焊的技术方法进行了综述,同时,对能够进一步降低搅拌摩擦焊过程中轴向力的搅拌摩擦焊工艺进行了分析,并对机器人搅拌摩擦焊的发展进行了展望,以期拓宽机器人搅拌摩擦焊的应用范围。

基于离线下压位移补偿的机器人力控制方法

研究了基于机器人关节刚度模型的末端位置补偿方法,首先根据机器人搅拌摩擦焊作业工况,将运动轨迹离散为一系列位姿点,对各离散点进行下压量位置偏差补偿。然后研究机器人末端下压位移和接触压力之间的关系,并考虑机器人关节柔度变形对末端下压位移的影响,对机器人末端的顶锻压力进行均衡控制。最后对基于离线位置补偿算法的机器人力控制方法进行实验验证,结果表明,该力控制方法具有良好的实验效果。

机器人搅拌摩擦填丝焊5A06铝合金接头力学性能及腐蚀行为

针对搅拌摩擦焊过程中大型及复杂结构由于装配及加工精度等原因存在焊接间隙的问题,导致焊缝成形差及接头力学性能下降,提出机器人搅拌摩擦填丝焊新方法,实现了2 mm间隙下3 mm厚5A06铝合金板材的填丝焊.结果表明,填充材料与基材实现了良好的冶金连接,获得了无缺陷的焊缝.焊接接头抗拉强度达到388.9 MPa±1.4 MPa,为母材的99%,消除了间隙对焊接质量带来的不利影响.剧烈的塑性变形使焊核区材料及填充材料均发生动态再结晶,形成细小的等轴晶粒.盐雾腐蚀试验表明,焊核区和填充材料区细小而弥散分布的第二相使其耐蚀性优于热影响区与母材,填充材料增强了焊核区的耐蚀性,热影响区表面发生点蚀成为裂纹起裂位置,焊接接头强度降低为356.6 MPa±1.2 MPa,为母材的91%.

机器人搅拌摩擦焊接力-位混合控制的应用研究

阐述了机器人搅拌摩擦焊接力-位混合控制系统的组成、上位机系统和数据总线控制系统,并分别详细地介绍了下压力控制、位置控制和力-位混合控制的原理和方法。利用机器人提供的RSI接口,基于C++语言开发了一套适用于机器人搅拌摩擦焊接的上位机系统,实现了上位机系统、机器人系统、PLC控制系统和焊缝跟踪系统的数据通信,并对机器人系统和焊缝跟踪系统进行二次开发。开发的力-位混合控制系统,力控精度达到±10%以内,位置控制精度大于0.5mm/m,实现了焊接过程恒力的控制和焊接位置的自动纠正,较好地解决了由于抖动和机器人刚度差引起的焊缝质量差的问题。应用结果表明,开发的上位机系统使得编程更简单,设备监控和数据管理更全面,应用力-位混合控制的焊接过程具有下轧平稳、下压力控制精度高和焊缝跟随性好等优点。

高精度重载搅拌摩擦焊机器人设计与运动控制

针对高强度大型复杂曲面零件的高精度搅拌摩擦焊需求,研制开发了一种重载搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)机器人.为使机器人具有大工作空间与灵巧作业能力,选择串联机构作为机器人构型,并阐述了高精度重载机构的设计与刚度校核方法.推导了腕关节含间隙的动力学模型,提出了双电机消隙控制方法,并对不同负载与偏置电流下的消隙效果进行了仿真分析,结果显示主动消隙方法能有效抑制传动间隙造成的位置波动与误差.为消除z轴在自重与焊接力作用下的挠度变形,提出了一种挠度主动补偿方法,构建了动力学模型与控制策略,仿真结果显示挠度补偿系统能快速有效地抑制挠度造成的轨迹误差.FSW机器人样机焊接实验表明,所提出的机器人在重载作业中能实现高精度的轨迹控制.