手动托盘车机器人焊接加工生产线研制

摘要

手动托盘车是一种简便、有效的物流搬运设备。它广泛应用于车间、仓库、港口、机场等国民经济部门，是装卸、短距离运输的高效设备。企业现有的托盘车车架焊接生产方式在一定程度上实现了车架的自动化焊接，但是仍存在焊接效率低，焊接质量差，工人劳动强度大等问题。这种生产方式与世界一流的托盘车生产企业相比，存在着较大差距。因此，优化焊接工艺，加快托盘车焊接生产线自动化改造势在必行。
　　本文依托宁波市重大科技攻关项目“液压搬运车机器人焊接加工柔性自动化设备研发”，在手动托盘车原有焊接加工工艺基础上，提出了机器人自动化焊接加工方案，优化了焊接加工工艺，完成了主焊工序焊接节拍优化设计，设计了生产线控制单元的软硬件系统，构建了高效、高精度的手动托盘车机器人焊接加工生产线。
　　首先，阐述了论文的研究背景与研究意义，分析了焊接机器人的研究现状和自动化焊接技术的研究现状，归纳了焊接机器人的关键技术以及机器人自动化焊接工作站的关键技术，提出了论文的架构及主要研究内容。
　　其次，在充分分析托盘车车架原有焊接生产工艺的基础上，归纳了手动托盘车机器人焊接加工生产线的研究内容，提出了机器人自动化焊接加工方案，分模块设计了手动托盘车机器人焊接加工生产线，优化了生产线的工作节拍。同时，在充分分析工装夹具设计要求的基础上，优化设计了主焊工装夹具和搬运夹具。
　　第三，研究了主焊工位焊接工艺，分析了同步焊接的数学模型，在充分考虑焊接变形和运动干涉的基础上，分析归纳了托盘车车架的焊接约束条件，引入状态转移策略和局部搜索策略，采用人工蜂群算法，规划了双机器人同步焊接路径，优化设计了主焊工位的焊接工艺，实验证明了方法的可行性。
　　最后，完成了手动托盘车机器人焊接加工生产线控制系统的软硬件设计，整条生产线运行正常，平均每2分30秒即可焊接完成一台托盘车车架，焊接质量符合出厂要求，与原先的焊接生产工艺相比，节省场地70％以上，减少操作人员4名。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 焊接机器人的研究现状

1．3 自动化焊接技术的研究现状

1．4 论文构架与主要研究内容

1．4．1 论文构架

1．4．2 论文的研究内容

第2章 手动托盘车机器人焊接加工生产线总体设计

2．1 手动托盘车车架简介

2．2 手动托盘车机器人焊接加工生产线研究思路

2．3 手动托盘车机器人焊接加工生产线总体设计

2．3．1 主焊工位

2．3．2 搬运系统

2．3．3 补焊工位

2．4 手动托盘车机器人焊接加工生产线工作节拍优化

2．5 本章小结

第3章 柔性工装夹具的优化设计

3．1 工装夹具的设计要求

3．2 主焊工装夹具的优化设计

3．3 主焊工序装夹次序设计

3．4 搬运夹具的优化设计

3．5 本章小结

第4章 双机器人焊接路径优化设计

4．1 问题提出

4．2 双机器人焊接数学模型分析

4．2．1 旅行商问题

4．2．2 多旅行商问题及其转化

4．3 多旅行商路径规划算法概述

4．3．1 遗传算法

4．3．2 蚁群优化算法

4．3．3 粒子群优化算法

4．3．4 人工鱼群算法

4．3．5 人工蜂群算法

4．4 双机器人焊接路径优化

4．4．1 焊缝编码

4．4．2 焊接约束条件

4．4．3 收益度函数

4．4．4 状态转移策略

4．4．5 局部搜索策略

4．4．6 双机器人焊接路径优化流程

4．5 仿真计算与实验

4．5．1 计算机仿真计算

4．5．2 实验研究

4．6 本章小结

第5章 手动托盘车机器入焊接加工生产线实现

5．1 手动托盘车机器人焊接加工生产线控制单元硬件设计

5．1．1 控制单元硬件总体设计

5．1．2 控制单元硬件详细设计

5．2 手动托盘车机器人焊接加工生产线控制单元软件设计

5．2．1 控制单元软件总体设计

5．2．2 控制单元软件详细设计

5．2．3 人机界面设计

5．3 手动托盘车机器人焊接加工生产线试验研究

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间科研成果

致谢