第37卷第7期 2016年7月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION 小型移动焊接机器人结构设计
叶艳辉，张华1,2，王帅1
Vol.37
No.7
July
2016
（1.南昌大学江西省机器人与焊接自动化重点实验室，南昌330031；2.江西昌大创新科技发展有限公司，南昌330029）
摘要：针对获窄空间自动焊接问题，设计了一种小型移动焊接机器人机构根据机器人结构的运动特点，运用模块化设计方法，把机器人机构分为轮式移动平台、焊炬调节机构和电弧传感器三部分其中，轮式移动平台采用三轮式差速驱动结构形式，底部安装一可调磁吸附力装置，且控制器集成于移动平台上；焊炬调节机构由十字滑块和焊炬连接装置组成，十字滑块由两电机分别驱动，实现焊缝水平和高低方向精确跟踪；电弧传感器采用圆锥摆形式，且与焊枪设计成一体，使用方使。同时，建立机器人运动学方程，并对直角焊缝不同的转弯中心进行分析，确定水平清块的行程参数，为机器人的焊缝跟踪控制提供参考，结果表明，该机器人机构满足弯曲焊缝跟踪要求，焊接质量良好
关键词：移动焊接机器人；狭窄空间；结构设计
中图分类号：TG434.5 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2016)07010104
人移动平台采用四轮结构，能实现平面弯曲角焊缝自动焊接，但该机器人控制器与机器人本体机构分
随着人们对焊接的质量、焊接效率的要求及人
工焊接成本的提高，便得焊接机器人的需求和使用也越来越广产泛，在船舶制造申，为了加强船体的强度，通常要在船舱底部存在许多格子形框架结构由于该结构作业空间狭小，焊接工人作业时身体不能自由伸展，工作条件十分恶劣等特点，使得研制针对该类结构焊接机器人具有较好的经济和社会效益.而现有的工业机械手由于其手臂长度一般为 1.5~2.0m，且底座不能大范围移动，不能焊接大尺寸的工件；对于龙门式焊接机器人来说，虽然焊接尺寸较大，但也仅限于车间的空间范围内，作业空间受限：目前，国内外针对船舶制造开发了很多类型的移动式焊接机器人系统，用以解决其自动焊接问题．韩国LeeJi-hyoung等人[2研制的用于双壳体船舱U型结构焊缝焊接的五自由度移动焊接机器人，该机器人由移动导轨和五自由度机械手组成，传感器采用接触和电弧传感器实现焊缝识别，但该机器人体积大且需要专用的吊装设备来实现移动操作上海交通大学张辑等3研制一种具有自寻迹功能的移动焊接机器人，采用视觉传感器实现初始焊缝识别，可应用于大型舰船申板的自动化焊接南昌大学[4]开发的弯曲焊缝自主移动焊接机器人，该机器
收稿日期：2014-09-04
基金项目：国家863高技术研究发展计划资助项目（2013AA041003）；
江西省科技支撑计划项目（20133BBE50030）
开布置，使得焊接工人更换焊接工位很不方便。由上述可知，目前用于船舶焊接机器人系统都是针对大型开阔区域的焊接作业，体积大，且控制器和机器人本体分离，导致使用和移动不方便.而狭窄船舱底部结构内部工作空间小，多数情况下要在车间外进行焊接，因此，这些焊接机器人都难以适应该结构的焊接自动化要求，
针对上述问题，文中设计了一种适合狭窄空间焊接的小型移动焊接机器人机构，用以解决船舱、集
装箱等大型结构件自动化焊接问题 1焊接机器人机构设计
由于所设计的焊接机器人是在准平面、空间狭
窄的环境下工作，为了保证机器人能根据电弧传感器的偏差信息，跟踪焊缝自动焊接，要求所设计的机器人应该结构紧漆、移动灵活且工作稳定文申针对狭窄空间特点，开发了一种小型移动焊接机器人，根据机器人各结构的运动特点，运用模块化设计方法，把机器人机构分为轮式移动平台、焊炬调节机构和电弧传感器三部分：其中，轮式移动平台由于其惯性大，响应慢，主要对焊缝进行粗跟踪，焊炬调节机构负责焊缝精确跟踪，电弧传感器完成焊缝偏差实时识别.另外，机器人控制器和电机驱动器集成安装于机器人移动平台上，使其体积更小、同时，为