焊接机器人建模
焊接机械手毕业设计
焊接机械手毕业设计【篇一：自动焊接机械手设计(毕业设计)】自动焊接机械手设计1 绪论1.1 技术概述工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
1.2 现状及国内外发展趋势国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：(1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。
(2）机械结构向模块化、可重构化发展。
例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。
(3)工业机器人控制系统向基于pc机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
(4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
工业机器人的三维造型与设计一体化教程
设计案例二：驱动系统优化
总结词
驱动系统是工业机器人的重要组成部分，其 优化可以显著提高机器人的性能。
详细描述
驱动系统优化的目标是提高机器人的运动速 度、精度和稳定性。这需要对驱动系统的各 个组成部分进行详细的分析和优化，包括电 机、减速器、传动装置等。此外，还需要考 虑驱动系统的能源效率和散热性能。
长寿命
工业机器人通常需要连续工作很长时间，因此要求零件具有 较长的使用寿命。
零件分类与特点
可靠性
工业机器人需要在各种复杂的环境下 稳定工作，因此要求零件具有高的可 靠性。
可维护性
为了降低使用成本，工业机器人的零 件应具有良好的可维护性，便于维修 和更换。
02
工业机器人主要零件设计
连接件设计
总结词
需求。
零件分类与特点
驱动部件
如伺服电机、减速器等，用于驱动机器人关节运动。
传动部件
如齿轮、链条、传动轴等，用于传递运动和动力。
零件分类与特点
感知部件
如传感器、摄像头等，用于获取机器人工作环境和自身状态的信息。
执行部件
如夹具、工具等，用于执行具体的作业任务。
零件分类与特点
高精度
工业机器人需要高精度的零件来保证其运动精度和作业精度 。
保证机器人在各种工作条件下稳 定运行。
设计原则与目标
安全性
确保机器人的使用不会对人员和环境 造成伤害。
经济性
在满足性能要求的前提下，降低制造 成本。
设计原则与目标
01
设计目标
02
03
04
提高机器人的作业效率。
Hale Waihona Puke 优化机器人的结构，使其更易 于制造、维护和使用。
基于Simufact welding仿真在弧焊机器人教学中的研究
内燃机与配件0引言自2010年起我院开设焊接机器人应用与维护专业以来，培养焊工7000多人，焊接机器人操作大约5000多人，目前在校生焊工400多人。
为服务地方经济发展，培养以徐工集团为核心的制造型企业，探索一种高效、快捷、低成本的教学途径，提升学生焊接工艺参数设置能力，提高焊接机器人教学质量，本文研究将Simufact 焊接仿真应用到焊接机器人应用与维护专业教学中，以达到期望效果。
在焊接领域用于仿真模拟工具有许多，由于焊接加工过程是与温度、应力变形和冶金组织状态相互作用和影响、常会发生较为复杂的物理变化。
如果利用仿真模拟再现整个焊接过程对学生来说，不仅焊接工艺参数对焊缝成形影响有直观的感受，且能掌握建立焊接工艺各参数相互影响关系。
因此，在技工院校焊接机器人应用与维护专业教学过程中，运用Simufact welding 仿真软件对焊缝成形过程进行模拟教学有着重要的意义。
1Simufact 焊接有限元建立Simufact 焊接有限元焊接仿真通过导入焊接组件的网格化零件，构建有限元焊件模型；设置合理的环境参数和焊接参数对整个焊接过程进行高度模拟；最后，对Simufact 导出的数据和图像进行分析。
在导入网格化焊接组件时，建议运用多种网格方式，在焊缝周边较细的网格可以准确地获得高梯度温度。
如果出现网格的划分算法不太兼容的现象，建议对焊件进行独立网格划分的处理，这样会避免了不兼容现象的干涉和影响。
通常焊接件对兼容的网格设计既费时又有难度，所以，一般采用不兼容网格划分算法。
运用Solidworks三维软件建模后再Hypermesh 划分网格，最后保存。
建立仿真模型的建立是否合理直接关系到预处理时间，直观的用户界面对模拟过程起到事倍功半的效果。
在建立焊接结构时，可以用三维软件自行绘制焊接组件，如装夹夹具可以预定义组。
在运用有限元软件分析时，需要对焊件定义求解器、焊枪数量、设置跟踪点、加载焊件组件以及边界条件的设置。
六自由度焊接机器人设计
毕业设计（论文）中文摘要毕业设计（论文）外文摘要目录1 绪论 (2)1.1 课题研究的目的和意义 (4)1.2 本课题国内外研究现状和发展趋势 (5)1.3 本次设计主要完成的工作 (7)2 焊接机器人总体方案确定 (7)2.1 总体传动方案 (7)2.2 驱动方式选择 (7)2.3 各关节传动方案 (8)3 技术参数的确定及详细结构设计 (12)3.1 主要技术参数确定 (12)3.2 传动结构设计 (16)3.3 详细结构设计 (18)4 零部件的计算及校核 (26)4.1 直齿圆锥齿轮的校核计算 (26)4.2 直齿圆柱齿轮的校核计算 (29)4.3 轴的校核计算 (36)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)1 绪论“机器人”一词最早出现于1920年捷克作家Karel Capek的剧本《罗萨姆的万能机器人》中。
1984年，ISO（国际标准化组织）采纳了美国机器人协会（RIA）的建议，给机器人下了个定义，即“机器人是一种可反复编程和多功能的用来搬运材料、零件、工具的操作工具，为了执行不同任务而具有可改变和可编程的动作的专门系统（A reprogrammable and multifunctional manipulator ,devised for the transport of materials,parts,tools or specialized systems,with varied and programmed movements,with the aim of carring out varied tasks）”。
[1]工业机器人作为现代制造技术发展重要标志之一和新兴技术产业，已为世人所认同，并正对现代高技术产业各领域以至人们的生活产生重要影响。
机器人是柔性自动化的集中体现。
自从美国推出世界上第一台工业机器人Unimate以来，机器人技术的研究和发展过程经历了三个阶段：（1）第一代是示教再现型的机器人，这类机器人不具备外界信息反馈能力，很难适应变化的环境。
(完整版)焊接机器人总体设计
焊接机器人总体设计此次设计的目的是设计一台焊接机器人，本文主要对焊接机器人的机械结构系统部分进行研究、设计和分析。
1 焊接机器人总体设计的思路设计机器人大体上可分为两个阶段：（1）系统分析阶段1）根据焊接机器人系统索要实现的目标，明确所采用机器人的目的和任务；2）分析机器人所在系统的工作环境；3) 根据焊接机器人的工作要求和工作环境，基本上确定机器人的功能和方案。
例如机器人的自由度、信息的存储量、计算机功能、承受力矩、动作精度的要求、容许的运动范围、静动载荷以及对温度、震动等环境的适应性。
（2）技术设计阶段1）根据系统的要求来确定机器人的自由度和允许的空间工作范围，选择机器人的坐标形式和工作方式；2）拟订机器人的运动路线和空间作业图；3）确定驱动系统的类型；4）选择各部件的具体结构以及尺寸，进行机器人总装图的设计与装配；5）绘制机器人的零件图，并确定尺寸。
2 焊接机器人自由度和坐标系的选择机器人的运动自由度是指各机器人系统运动部件在三维空间就是固定坐标系所具有的独立运动数，对于每一个构件来讲，它有几个运动坐标就说明其有几个自由度。
各运动部件和机构自由度的总和就是机器人的自由度数。
机器人的手部要像人手一样灵活的完成各种动作是比较困难的，因为人的手是由手指、掌、腕、臂等19个关节组成，共有27个自由度。
而生产实践过程中没有必要需要机器人的手有这么多的自由度一般为3-6个（不包括手部）此次设计的焊接机器人为4自由度，四个自由度分别为：腕部的回转；小臂部分的伸缩；大臂部分的回转；大臂部分的伸缩。
按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式、圆柱座标式、球座标式和关节式。
由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标式。
相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆、动的自由度。
工业实践机器人的结构形式主要有直角坐标型结构、圆柱坐标型结构、球坐标型结构、关节型结构四种。
工业机器人运动学建模与仿真研究
工业机器人运动学建模与仿真研究随着现代制造业的飞速发展，工业机器人已成为自动化生产过程中不可或缺的一部分。
为了提高生产效率，优化机器人性能，需要对工业机器人的运动学进行深入的研究。
本文将探讨工业机器人运动学建模与仿真的研究现状、方法、结果及未来展望。
工业机器人的运动学研究主要集中在对其结构、运动规律及操作物体的几何关系等方面。
通过对工业机器人运动学的研究，我们可以对机器人的末端执行器在空间中的位置和姿态进行精确控制。
运动学建模与仿真研究还对机器人性能的提升、运动优化以及避免碰撞等方面具有重要意义。
目前，工业机器人的运动学建模方法大致可分为两类：基于几何的方法和基于物理的方法。
基于几何的方法主要依据机器人各关节的几何关系进行建模，如DH参数模型、运动学逆解等。
这类方法计算简单，易于实现，但往往忽略了一些动力学因素的影响，导致精度较低。
基于物理的方法则更多地考虑了机器人运动过程中的动力学特性，如牛顿-欧拉方程、杰格方程等，能够更精确地描述机器人的运动过程，但计算复杂度较高。
本研究采用基于几何的运动学建模方法和仿真实验相结合的方式进行。
根据DH参数模型对工业机器人进行运动学建模，得到机器人的运动学方程。
然后，通过仿真实验对运动学模型进行验证和优化，进一步调整模型参数以提高精度。
利用遗传算法对模型参数进行优化，实现更高效、精确的机器人控制。
通过对比仿真实验结果与实际机器人运动情况，我们发现运动学建模具有较高的准确性，能够较精确地描述机器人的运动学特性。
同时，仿真实验结果也验证了所提方法的可行性和有效性。
通过遗传算法对模型参数进行优化，我们成功地提高了机器人的运动精度和稳定性。
我们还讨论了所提方法的可靠性和创新性。
本研究所采用的方法在保证精度的同时，简化了计算过程，提高了运算效率。
同时，该方法还具有较强的通用性，可适用于不同型号、类型的工业机器人。
因此，本研究的可靠性和创新性得到了充分验证。
本文对工业机器人运动学建模与仿真进行了深入研究，取得了一些重要的研究成果。
焊接机器人系统教材PPT课件
第一节 焊接机器人概论
一、焊接机器人的定义
工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自
动控制操作机，具有三个或更多可编程的轴，用于 工业自动化领域。
焊接机器人是从事焊接作业（包括切割与喷涂）
的工业机器人。
二、焊接机器人的分类
1、按用途来分
弧焊机器人
Unimate机器人
第二节 焊接机器人系统的基本配置
焊接机器人系统教材(PPT77页)
内容
焊接机器人操作机 机器人焊接系统 外围设备
焊接机器人系统பைடு நூலகம்材(PPT77页)
焊接机器人系统教材(PPT77页)
一、焊接机器人操作机的选择
1、自由度：
焊接机器人基本都属于6轴关节式，其 中1、2、3轴的运动是把焊枪（焊钳） 送到焊接位置，而4、5、6轴的运动是 解决焊枪（焊钳）的姿态问题。
（安装方式，送丝轮，控制方式，送丝方式）
2、送丝软管
（结构，送丝导管）
3、焊枪
（鹅颈弯曲角，TCP的调整，拉丝焊枪）
防撞传感器
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焊接机器人系统教材(PPT77页)
影响送丝稳定性的因素
➢ 送丝机的送丝速度控制精度不高； ➢ 送丝轮的压紧力不适合； ➢ 送丝导管和焊丝的直径不匹配； ➢ 焊丝表面铜镀层脱落； ➢ 导丝管过长或者弯曲角度过大； ➢ 焊枪鹅颈角度不合适；
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2、点焊装置
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焊接机器人系统教材(PPT77页)
装备组成
➢ 焊钳； ➢ 变压器； ➢ 定时器。
工业机器人应用系统建模(Tecnomatix)教学课件项目3
2
编辑机器人连杆
1）创建机器人各部件的坐标
①底部基座坐标系 ② 部件A1\A1.1坐标 ③ 其他部件坐标 采用相同的才做分别为机器人的 其他杆件建立坐标系fr5~fr12
3）运动学树：
运动学树的顺序由关节和连杆的关节确定，父链接在子链接之前按顺序排列，当父链接移动时，子链接跟随父链接移 动。
3.1 相关知识
3.1.2 PS中的机器人运动学
2、关节的相关性
在Process Simulate中,关节有独立关节与从属关节之分，从属关节的运动依赖于其他关节，如夹持器、焊枪和 机器人等。
1
启动运动学编辑器
2
编辑机器人连杆
3）机器人关节轴设置
1）对象树浏览器中选中”R1_1” 机器人，单击建模→设置建模范 围命令，使机器人处于可编辑状 态。
1）创建机器人各部件的坐标
① 底部基座坐标系 ② 部件A1\A1.1坐标 ③ 其他部件坐标 2）设置连杆部件 ① 创建连杆 ② 设置连杆部件
01. 机器人本体机构设计
3、可变关节限位
1）可变关节限位的概念
当一个关节的限位不是恒定的，而是根据其他关节的姿势而变化时， 该关节被称为具有可变限位的关节。
四连杆机构机器人
四连杆机构机器人
3.1 相关知识
3.1.2 PS中的机器人运动学
3、可变关节限位
2）可变关节极限图
典型6轴机器人本体中，关节J3的限制往往取决于 关节J2的值。 J2值为横坐标，J3值为纵坐标，J2、J3不存在依赖关 系，那么范围图一定是矩形。 J2值为横坐标，J3值为纵坐标，J2、J3不存在依赖关 系，那么范围图一定是矩形。
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工业机器人建模
6.2 变位机建模
4. 选择焊件底板上表面，绘制草图如左图所示，拉伸凸台，深度25mm。 5. 选择前视基准面，绘制草图如右图所示，双向拉伸凸台，不合并结果，两 侧深度均为7.5mm。
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.2 变位机建模
6. 选择压紧块上表面，绘制草图。拉伸切除形成圆孔，深度7mm。 7. 选择压紧块圆孔底面，绘制螺栓头部草图。拉伸凸台，不合并结果，深度 6mm。
工业机器人建模
10. 在连接块外侧表面绘制螺纹孔，如左图所示，拉伸切除，深度7mm。 11. 旋转螺纹孔底部面，在两个孔位置处绘制螺栓头草图如右图所示，拉伸 凸台，深度6mm，不合并结果。
第六章 焊接机器人建模
6.2 变位机建模
工业机器人建模
12. 选择连接块外侧表面，绘制草图如左图所示。拉伸凸台，深度10mm， 不合并结果。
13. 在步骤12形成圆柱外表面上，绘制草图如右图所示，圆柱截面圆同心。 拉伸凸台，深度45mm，不合并结果。
第六章 焊接机器人建模
6.2 变位机建模
工业机器人建模
14. 将旋转轴末端面边线倒圆角，半径0.5mm。 15. 修改颜色为蓝紫色。以右视基准面为参考，，将旋转轴、连接块及螺栓 头镜像，产生另一侧模型，如右图所示。
6.1 焊枪建模
包括安装法兰、连接杆、焊枪主体等，如图所示。
工业机器人建模
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
6.1.1 焊枪安装法兰 1. 打开SolidWorks，新建零件，保存文件名为“焊枪.sldprt”。 2. 选择右视基准面，绘制草图如左图所示。拉伸凸台，深度10mm。 3. 选择圆形凸台一平面，绘制草图如右图所示，拉伸凸台，深度5mm。
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
4. 对凸台侧两圆边线倒圆角，半径0.5mm，如左图所示。 6.1.2 连接杆 1. 选择前视基准面，绘制连杆轨迹线，草图右图所示。
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
2. 创建平行上视基准面且经过轨迹线底部端点的基准面，如左图所示。 3. 在新基准面上绘制矩形，草图如右图所示，作为扫描轮廓。 4. 添加“扫描特征”，选择步骤2、3所绘草图为轨迹及轮廓，形成连接杆 。
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
3. 添加“扫描”特征，将上述草图分别设为轮廓及路径，扫描形成焊枪头中 间部分。 4. 选择扫描成的焊枪头中间部分外侧端面为绘图面，绘制草图如右图所示， 拉伸凸台，深度86mm。
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
5. 如左图倒直角，选择“距离-距离”方式，距离分别为2.5mm和6mm。 6. 对焊枪头前端外侧面边线倒直角，选择“距离-距离”方式，距离分别为 10mm和2.5mm，如右图所示。修改颜色并保存文件。
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.2 变位机建模
8. 以圆柱桶边线为阵列轴，圆周阵列压紧块及螺栓，得4个圆周均布的压紧 块及紧固螺栓模型，如左图所示。 9. 选择支架边长为200mm的一侧面，绘制矩形，草图如右图所示。拉伸凸 台，不合并结果，深度10mm。
第六章 焊接机器人建模
6.2 变位机建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
3. 选择图示面为绘图面，绘制卡扣锁紧孔沉孔，位置与前述孔同心，草图右 图。拉伸切除，深度25mm。
绘图面
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
6.1.4 焊枪主体 1. 选择图示绘图面，绘制草图。双向拉伸凸台，两侧拉伸深度分别为8mm 和27mm。
绘图面
变位机，用来拖动待焊工件 ，使其待焊焊缝运动至理想位置进 行施焊作业的设备。变位机可配用 氩弧焊机、熔化极气体保护焊机、 等离子焊机等焊机电源并可与其它 机组成自动焊接系统。
第六章 焊接机器人建模
工业机器人 变位机
工作台
工业机器人建模
焊枪 焊件架
机器人基座
【背景知识】
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
工业机器人建模
工业机器人建模
第6
自动生产线建模
章
第六章 焊接机器人建模
内容
工业机器人建模
01 焊枪建模 02 变位机建模
第六章 焊接机器人建模
【背景知识】
焊接机器人是从事焊接的工 业机器人。焊接机器人主要包括机 器人和焊接设备两部分。以弧焊及 点焊为例，焊接装等部分组成。
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
6.1.3 卡扣 1. 选择图示绘图面，绘制草图如图所示，拉伸凸台，深度25mm。
绘图面
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
2. 选择图示绘图面，绘制卡扣锁紧孔草图，如右图所示。拉伸切除，深度为 37mm。
绘图面
第六章 焊接机器人建模
第六章 焊接机器人建模
6.2 变位机建模
工业机器人建模
焊接变位机如图所示，由焊件架、变位机等构成，焊件为带方形底板 的圆柱桶。
焊件架
变位机
压紧块
第六章 焊接机器人建模
焊件
工业机器人建模
6.2 变位机建模
6.2.1 焊件架 1. 新建零件，文件名为“焊件架.sldprt”。 2. 选择上视基准面，绘制草图如左图所示，拉伸凸台，深度12mm。 3. 选择上表面，绘制草图如右图所示，拉伸凸台，深度5mm。
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.2 变位机建模
第六章 焊接机器人建模
6.1 焊枪建模
2. 选择图示面，绘制草图。拉伸凸台，深度18mm。
工业机器人建模
绘图面
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
3. 选择步骤2新建凸台的上表面，绘制草图如左图所示，深度10mm。 4. 选择步骤3新建凸台的上表面，绘制草图如中图所示，深度2mm。
第六章 焊接机器人建模
6.1 焊枪建模
工业机器人建模
5. 选择步骤4新建凸台的上表面，绘制草图如图所示，深度21mm。
第六章 焊接机器人建模
工业机器人建模
6.1 焊枪建模
6.1.5 焊枪头 1. 选择前视基准面，绘制草图如左图所示。 2. 选择中图绘图面，绘制焊枪部分轮廓草图，如右图所示。
绘图面