开题报告-张宁讲述.doc

哈尔滨理工大学 工程硕士学位论文开题报告 学 院 自动化学院 学 科、专 业 控制工程 导 师 李东洁 研 究 生 张宁 入 学 时 间 2014年05月 开题报告日期 2015年09月 论 文 题 目 四自由度相贯线自动焊接的机器人设计 研 究 生 学 院 说 明 开题来源应包括下列主要内容： 课题来源及研究的目的和意义； 国内外在该方向的研究现状及分析（文献综述）； 主要研究内容； 研究方案及进度安排，预期达到的目标； 预计研究过程中可能遇到的困难和问题以及解决的措施； 主要参考文献（应在30篇以上，其中外文资料不少于三分之一，参考文献中近五年内发表的文献一般不少于三分之一，且必须有近二年内发表的文献资料）。 开题报告字数应不少于5000字 开题报告时间最迟应于第三学期结束前完成 若本次课题的开题报告未通过，需在一个月内再次进行开题报告。第二次学位论文开题报告仍未通过者，不能继续进行学位论文工作。 开题报告结束后，评议小组要填写《硕士学位论文开题报告评议结果》报院研究生教学秘书备案。 此表不够填写时，可另加附页。 (-) 课题研究的目的和意义 随着科技的高速发展，各种各样的科技产品、生产自动化开始走入人们的生活，这一切都大大地提高人们的工作效率、改善人们的生活。在机械行业里，零件的形状往往是由两个以上的基本空间形体，通过不同的方式组合而成的，组合时两立体相交就称之为两立体相贯，它们表面形成的交线就称作相贯线。机械制造业中的加工工艺门类很多，焊接工艺是其中很重要的一种，传统手工焊接行业的标准不统一，很多时候都是依靠焊接操作工人的技能熟练程度来判断焊接工艺的完成情况，这样缺乏科学测量的依据，使得即便是同一批次的焊接件的质量良莠不齐，由于工人的熟练程度不同，还会造成较高的工件废品率，工业机器人越来越普及，在制造业中到处都有机器人的身影，因此实现对焊缝焊接过程的自动化控制与实时监测是势在必行的。随着计算机自动化技术的蓬勃发展，计算机工控系统已经广泛应用在焊接设备的中。 在工业生产和应用领域里，圆柱形管件被广泛采用，经常会有大量圆形管件需要焊接。例如液压和气动行业里广泛采用的三通管件，就是两圆形管件焊接而成的，为了保证焊接处的质量，首先必须求得两管相接处相贯线的轨迹，以便在加工出相贯线孔和相贯线端头后能正确焊接。由于两圆形管件相交的相贯线是-条空间曲线，其计算和测量都比较复杂（特别是两管偏置斜交构成相贯时），传统的焊接方法很难保证生产效率和焊缝的质量。计算机控制的多轴焊接系统，可以精确的实现对相贯线的插补，并能在焊接过程中接受反馈信号，实现对焊接过程的实时监测，从而能保证较高的质量和精度，因此在相贯线焊接中引入计算机控制的圆管相贯线自动焊接设备是十分必要的。 本课题的内容是产生于这种背景下的具有现实意义的研究。通过该课题的研究，希望能够通过结合机械结构设计、可重构装备和计算机控制技术，设计一种圆形管件相贯线焊接装备，实现三通管件相贯线的自动化焊接功能，满足工作需求，同时使它具有良好的通用性，进一步的深入研究可以使其应用到多种相贯线的自动化焊接中，具有广泛的使用前景。 (二) 国内外在该方向的研究现状及分析 图1 管道双焊炬全位置自动焊机 图2 椭球面封头接管自动焊接执行机构原理示意图 在国外，焊接机器人的研制也代表着管道焊接发展的趋势。如德黑兰机械工程学院与澳大利亚伍伦贡大学共同研制的并联型管道焊接机器人，如图3所示，其采用了并联式结构，让结构变得更回紧凑，体积更小，而且不失实用性。 图3 并联式结构管道焊接机器人 主要研究内容 系统方案θ角，因此其工作范围可以扩大，且计算简单；又可以沿着中心轴Z直线移动，同时手臂还有-个直线伸缩r。 图4 圆柱坐标型机器人 它直线驱动部分若采用液压驱动，则可以输出较大动力；此外它能伸入型腔式机器的内部，但是手臂可以达到的空间受到限制，不能达到靠近立柱或地面的空间；直线驱动部分难以密封、防尘及防御腐蚀性物质的缺点依然存在；后缩手臂工作时，手臂后端会碰到工作范围内的其他物体。 采用圆柱型坐标结构，其转动副可以实现相贯线整周运动，纵向移动副可以实现相贯线上各点的高度变化，伸缩移动副可以适应支管不同管径的变化，运