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水下磁吸附式轮履焊接机器人原理样机研究

喻强  
【摘要】: 轮履式焊接机器人是一种新型的工业机器人。本文采用虚拟样机技术对轮履式移动机器人进行动力学分析,并结合软件协同仿真技术实现了虚拟样机对特定焊缝的跟踪。 提出了水下焊接机器人的机构设计方案,并对机器人的前后轴及十字滑块的密封问题进行了探讨。 运用有限元方法对磁块单元周围的磁场进行模拟,分析了机器人移动过程中处于不同空间位置时磁块单元周围的磁场分布及其与工件之间的磁吸附力,为建立虚拟样机奠定一定的基础。通过软件仿真和实验测量相结合,深入分析比较了空气和水两种介质中的磁场的差别,为磁吸附式水下机器人的设计提供了依据。 建立机器人的虚拟样机模型。通过三维造型软件Pro/E完成虚拟样机几何建模,借助Mechanism/Pro接口模块定义样机刚体之间简单的约束关系并实现Adams共享模型,在Adams/View环境完成虚拟样机的定义。对机器人左右后轮施加不同的驱动,验证样机模型各种约束关系的合理性。 进行虚拟样机的机电联合控制仿真。利用Adams输出的用于描述机器人机械系统特性的框图,在Matlab/Simulink中建立机器人的控制系统方框图,采用PID控制器对机器人的左右驱动轮及十字滑块进行控制,实现了虚拟样机对直线焊缝的跟踪,为物理样机控制算法的确立奠定了基础。 利用实验室的轮履机器人进行实验研究,分析机器人的运动特性,并和虚拟样机的仿真结果进行比较。结果表明,虚拟样机的仿真结果是可靠的。


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