导读:本文包含了水下焊接机器人论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:水下焊接机械臂,结构设计,运动学建模,动力学分析
水下焊接机器人论文文献综述
邹晨洋[1]（2019）在《水下焊接机器人内载多关节机械臂设计与分析》一文中研究指出随着核能的发展,核电站的建设,核泄漏等安全事故越来越受到人们的关注与重视。其中,乏燃料池和换料水池泄漏是典型的核电事故。而传统人工检修方式耗时耗力,所以研发一款用于水下检修的机器人具有重要意义。本课题结合项目实际需求,研发一款搭载于框架式水下ROV的轻型多自由度焊接机械臂。首先分析了水下焊接工艺、搭载空间和作业空间,确定了机械臂的五自由度构型以及臂杆尺寸参数。采用泛塞封作为电机输出轴处的动密封,采用铝合金作为机械臂主体材料,并考虑流固耦合影响,完成了电机的选型和整体结构的设计。利用ANSYS完成了机械臂关键部件的拓扑优化设计,在保证构件强度与刚度的基础上,达到减轻质量的目的,并在SolidWorks中完成了机械臂的叁维建模。其次,基于D-H方法,完成了机械臂运动学的建模与仿真,为运动控制部分奠定了基础。完成了对水下焊接机械臂的误差建模与分析,合理分配关节加工制造精度,并采用多关节补偿法对拟定误差进行修正。完成了机械臂空间焊接轨迹的理论推导,为实验部分提供了理论依据。然后,基于拉格朗日法完成了动力学方程建模,基于默尔森法完成了水动力分析,通过adams仿真对比了地面和水下这两种情况下的控制力矩,验证设计的合理性以及可靠性,并分析了机械臂各个关节在运动时对ROV本体的影响。最后,完成关节水密性试验,搭建水下焊接机械臂的试验平台,完成单关节控制试验以及轨迹跟踪试验,验证本课题设计的水下焊接机械臂的合理性和可靠性。通过ATI六轴力传感器对机械臂在水下运动的数据进行采集,验证了水动力模型的准确性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
赵孔标,崔建峰[2]（2019）在《牵索塔式海洋钻井平台水下焊接机器人设计探讨》一文中研究指出为降低海底焊接工程难度和水下焊接的危险性,结合当代焊接工艺要求,基于牵索塔式钻井平台设计了一种新型的水下焊接机器人。采用双位机单机器人工焊接和双工位焊接方式,为水下焊接机械建设做出了贡献。(本文来源于《自动化应用》期刊2019年03期）
向林涛,陈国栋,张攀峰,卢小辉[3]（2018）在《水下焊接机器人弧线轨迹平顺运动控制策略》一文中研究指出在水下焊接机器人的弧线焊接过程中,为提高焊接质量、改善焊接效率,提出一种弧线轨迹平顺运动控制策略.首先建立焊接机器人的D-H数学模型,推导了机器人的正逆运动学公式,并简化了机器人正运动学公式;然后提出一种6维空间矢量法表示机器人末端的位姿;最后在笛卡尔空间下,采用带抛物线过渡的线性插值方法对机器人的空间位姿进行插补,合理规划了每个路径点对应焊接机器人各个关节的速度、加速度.采用以上控制策略进行水下焊接试验.结果表明,所得焊缝平整光滑,提高了焊接质量,缩短了焊接时间.(本文来源于《焊接学报》期刊2018年06期）
李浩[4]（2018）在《基于视觉的核电站水下焊接机器人焊缝识别与路径跟踪》一文中研究指出随着核电技术的快速发展,越来越多的核电站被建成并投入使用,核电安全问题逐渐引起人们的重视。核电站水池泄漏是主要的核事故之一,当核电水池受到自然灾害或重物坠落等强大外力冲击而发生泄漏时,将严重威胁人类生命安全。人工修补漏点不仅效率低成本高,而且救援人员会受到辐射伤害。因此需要利用水下机器人进行焊缝识别与焊接修补。本文结合水下机器人漏点修补作业的实际问题,设计了一种面向核电水池环境的水下机器人自动焊接的焊缝检测和焊接路径跟踪方法,并对其中的关键问题进行了深入的分析与研究。对于水下摄像机由于镜头前存在防水密封玻璃而导致成像畸变的问题,分析了畸变的原因,通过畸变校正还原真实的水下图像信息。对于水下焊缝图像噪声严重的问题,通过图像滤波预处理降低噪声。对比分析不同边缘检测算法提取焊缝轮廓的效果,得出Canny算法检测效果最好。通过分析Canny算法的不足,提出了一种基于K-means聚类的自适应Canny算法,提高了算法的自适应性。应用ZhangSuen算法对焊缝图像进行骨架提取,得到焊缝中心线,为焊接路径跟踪提供数据。分析了水下机器人焊接作业时产生的气泡、弧光和水波纹叁种主要干扰因素对焊缝视觉检测的影响,提出了基于光流算法的图像气泡干扰去除方法;基于Haar小波变换的图像中弧光干扰去除方法;以及基于光照度分析的水波纹去除方法。这些方法能够有效地去除水下视觉识别时的干扰,有利于水下焊缝信息的提取。根据对水下视觉焊接系统的分析,建立了图像坐标系与世界坐标系之间的转换关系。在笛卡尔空间对焊接机械臂进行轨迹规划,根据相邻轨迹段间夹角的不同,采取不同的转接过渡策略,保证焊接的平稳。通过分析水下机器人本体扰动对焊接误差的影响,设计了基于模糊PID的抗扰动路径跟踪控制方法。在Simulink中搭建了仿真模型,完成了路径跟踪控制仿真实验。根据对水下焊缝识别和路径跟踪等相关技术的研究,搭建了水下视觉焊接实验平台,测试了焊缝视觉识别误差和焊接机械臂路径跟踪误差,并进行了机械臂误差补偿实验。实验结果表明,补偿后的系统综合误差在焊接允许的精度范围内,从而完成了基于视觉的水下焊接实验。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
韩雷刚,范文艳,王国河,王振民[5]（2018）在《水下焊接机器人系统轻量化全密封送丝装置的研制》一文中研究指出针对核乏燃料池水下机器人熔化极气体保护焊接修复需求,研制了一种轻量化全密封送丝装置.采用铝合金外壳、玻璃钢面板等实现装置整体轻量化;采用双驱滚轮送丝机构,并通过焊丝盘等部件的优化布局实现装置的小型化;通过气管外接压缩气体实现装置内部压力随水深变化的调节;设计了基于ARM的数字化驱动控制系统,采用电枢电压负反馈控制和高频斩波技术补偿送丝速度的变化;利用基于CAN的数字化通信接口电路实现与水下机器人的数字化集成. 20 m深水下焊接试验结果表明:该送丝装置的壳体强度高,送丝稳定均匀,响应快速灵敏,工艺适应性好,可满足水下焊接修复要求.(本文来源于《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊2018年05期）
李盛前[6]（2016）在《基于视觉技术的水下焊接机器人系统研究》一文中研究指出本文以实现“总体遥控,局部自动”控制策略的水下自动化焊接为主旨,研究了一套由水下双目立体视觉子系统、机器人子系统以及水下焊接子系统组成的水下焊接机器人视觉伺服跟踪焊缝系统。在基于视觉技术的水下焊接机器人跟踪焊缝过程中,水下焊接技术、水下图像处理、立体匹配、立体视觉叁维重建、水下摄像机标定、手眼标定、焊接机器人轨迹规划及其水下跟踪控制技术等问题一直是水下视觉焊接机器人发展的瓶颈,相比于陆上,这些关键技术处理更加困难。本文针对水下视觉焊接机器人关键技术研究了以下内容:(1)根据系统性能要求及水下工程设备焊接检修特点,设计了系统总体硬件结构方案,选择了堆焊方式修补;并对整个系统涉及重要基础理论进行了讨论,为后续关键技术研究提供技术支持。(2)研制了水下云台视觉试验平台和水下机器人双目视觉系统。课题研制了带水下云台的双目视觉试验平台,开发了用于水下焊接机器人的双目视觉系统。在硬件方面对水下双目立体视觉系统零件进行设计、计算选型,设计了安装机械结构和防水密封结构;在软件方面,进行了相关图象处理程序的开发和应用,针对水下焊接图像噪声污染严重,选择了均值滤波器预处理。针对水下摄像机标定技术,提出了改变焦距补偿方法,采用了先畸变校正,后标定的策略,利用了张氏标定法对摄像机标定。最后利用标定结果测量实际空间曲线,验证了算法的正确性、可行性和有效性。(3)针对以摄像机光心为原点的实际坐标系相对理想坐标系发生偏转移,以及光心无法定位,导致无法对双目测量结果具体验证的问题,提出了基于最小二乘法的坐标系校准方法,并创新设计研制了检测平台,具体实验验证了坐标系校准方法的准确性及双目视觉系统测量精确性、重复稳定性。(4)根据传统D-H法建立机器人运动学模型过程存在的不足,提出了基于旋量理论的串联式机器人逆运动学模型,并运用希尔维斯特(Sylvester)结式法对其求解得到全部的解。(5)针对水下焊接机器人作为不确定性、时变性、耦合性、高度非线性系统,无法建立其精确的动力学模型,作为理论研究,提出了基于模型补偿的自抗扰控制方法;并且为了提高控制器最佳跟踪控制动、静态性能,提出了自抗扰滑模复合控制技术。(6)基于系统水下焊接需要,设计了一种局部干式法排水罩机构,其结构设计主要采用了内外“双环”形式,使排水罩排干水同时并保证了焊接起弧燃烧的稳定性,其创新设计并获得了发明专利。(7)完成关键技术研究基础上,搭建了焊接机器人水下空间手眼协调跟踪系统试验平台,应用VC++6.0和Open CV开发了系统软件;完成了系统软硬件联调并将系统应用于实验室水箱中进行焊接试验,模拟了实际水下设备焊接检修,试验结果表明系统能实现水下焊缝自动跟踪焊接。(本文来源于《华南理工大学》期刊2016-10-17）
邱铖铖,徐兴昂,郑卫刚[7]（2016）在《牵索塔式海洋钻井平台水下焊接机器人设计》一文中研究指出牵索塔式钻井平台结构如桁架式的塔,它的应用范围在200~650m,为解决水下焊接危险性高、焊接工艺要求高的工作特点,设计了一种适合牵索塔式钻井平台桁架结构水下焊接机器人工作站,特别是对机器人的工作方式和工作站的组成部分进行了新型设计。研究表明:采用双变位机的单机器人双工位焊接方式能够提高机器人的工作效率。(本文来源于《现代焊接》期刊2016年08期）
邱铖铖,江丽君,郑卫刚[8]（2016）在《牵索塔式海洋钻进平台水下焊接机器人设计》一文中研究指出牵索塔式钻井平台结构如桁架式的塔,它的应用范围在200米至650米,为解决水下焊接危险性高、焊接工艺要求高的工作特点,设计了一种适合牵索塔式钻井平台桁架结构水下焊接机器人,结合水下工作特点和牵索塔式钻井平台结构特点对焊接机器人进行了新型设计。新型水下焊接机器人采用双变位机的单机器人双工位焊接方式能够提高机器人的工作效率和适应性能。(本文来源于《智能机器人》期刊2016年06期）
谭谊诚[9]（2016）在《非完整约束水下焊接机器人运动控制及工艺参数协同机制研究》一文中研究指出随着海洋活动及开发日益频繁,水下结构物种类繁多,有些钢构部件在水下长期服役中会出现失效损坏,需要及时修复。针对此种需求,本文提出了水下移动平台搭载焊接操作臂形式的水下焊接机器人模型,水下移动平台通过永磁体车轮吸附在钢结构表面并在其上移动行走,移动平台上搭载焊接操作臂,操作臂末端安装有局部排水罩,焊枪位于排水罩内,采用局部干法的焊接方式进行全位置焊接操作。本文分别对机器人的运动学和局部干法水下焊接所用的关键部件排水罩及焊接工艺进行研究,主要研究内容为：(1)对非完整约束的移动焊接机器人进行运动学建模,分别建立轮式移动平台和焊接操作臂的运动学模型,并计算运动学正逆解,进行轨迹控制研究,给出移动平台和焊接操作臂的规划轨迹和运动时间,通过逆解计算相应的运动参数,然后把计算的运动参数导入ADAMS进行仿真,模拟移动机器人大范围全位置的焊接轨迹。(2)针对水下全位置焊接对矩形排水罩的排水要求,利用FLUENT对典型空间位置角度的排水过程进行模拟,并根据模拟结果对排水罩结构形式进行优化,同时确定相应的排水速度和管路布置。按照模拟优化结果制作排水罩进行排水实验,验证了其可行性。(3)利用干式高压舱模拟水下干法焊接环境,在高压舱内进行了全位置焊接实验,获得典型位置的焊接参数,并基于获得的焊接参数进行数值拟合,得到焊接参数与位置的关系,为水下机器人焊接操作提供基础数据。(4)利用研制的水下移动焊接机器人,采用局部干法焊接方式进行平焊位置的焊接实验,获得成形良好焊缝。通过上述理论分析、仿真模拟及实验研究,验证水下移动焊接机器人能够满足全位置焊接的轨迹要求,更适合采用梯形结构排水罩进行局部干法焊接,同时初步具备进行水下大型钢结构焊接的可行性。(本文来源于《北京化工大学》期刊2016-06-01）
程相明[10]（2016）在《水下焊接机器人设计及其轨迹规划研究》一文中研究指出核电是当今世界能源供应中不可缺少的部分,核反应堆的建造一直秉承高标准,但是随着时间推移,核反应堆的一些设施会损耗,甚至出现破损。放射性物质一旦出现泄漏,检修人员将直接处于放射性环境中,安全风险极高。因此,一直以来人们致力于研究利用机器人技术进行核设施的检测和维修。在一些特定的单一任务结构检测方面已经取得重要进展。对蒸汽发生器、反应堆壳体等进行检测维修的机器人已经很成熟。本文分析了国内外的核电机器人及水下机器人的现状,研究了它们的结构、运动参数及优缺点。核电检测机器人针对具体的工作环境设计,很难被移作其他使用;水下机器人驱动方式主要为液压驱动,以主从式为主,精度取决于操作者,其主要功能是观测、抓取,不能用于焊接。核救援机器人属于移动式机器人,主要功能是观察、测量等,大多无法满足在水下工作要求。因此针对水下焊接的特点,设计一种针对核反应堆乏水池的水下焊接机器人具有实际意义。基于实际工况设计了六自由度水下焊接机器人本体结构,每个自由度均由独立旋转关节构成。为防止液压驱动对水体造成污染,关节采用电机驱动,通过动密封实现关节防水。关节采用模块化设计,各关节独立密封,提高了机器人的可靠性。建立了连杆坐标系,采用D-H法对水下焊接机器人进行了正运动学的分析,采用几何法和反变换法完成了机器人的逆运动学分析,为水下焊接机器人后续的动力学和轨迹规划奠定了基础。采用拉格朗日法建立了水下焊接机器人的动力学方程,并对方程进行了推导和化简。对机器人的水动力学进行了研究,证明了切片法和Morison方程计算水动力学是等效的,得到了水下焊接机器人水动力学方程,并对其进行了推导得到了解析解,在此基础上使用蒙特卡洛法完成水下焊接机器人动力学方程计算,为电机和减速器的选型以及水下焊接机器人的控制器设计提供了依据。对水下焊接机器人的控制进行了研究。通过对水池环境进行分析,得出控制系统不仅要满足位置精度要求,而且要有力控制功能以避免环境突变引起挤压、碰撞损害水池和设备。论文采用了基于位置的阻抗控制方案,通过力传感器测量焊枪与水池间接触力,根据测得的力调整末端点的轨迹,从而防止接触力过大或者接触不到焊接位置而导致焊接失效。由水下焊接机器人动力学方程得到了控制方程,并对其进行了化简,完成了控制器设计。对水下焊接机器人的轨迹规划进行了研究。由变换方程可知对腕部轨迹规划可以代替对焊枪轨迹规划。分析了焊接的约束条件为速度和位置,得出了可以采用叁次样条法进行关节坐标空间轨迹规划。讨论了笛卡尔空间轨迹规划的优缺点,最后结合关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划的优点在Taylor的BDJP法的基础上改进了 BDJP方法。Taylor的BDJP使用路径点的中点误差进行误差判断,虽然计算量小,但是会导致轨迹规划误差计算错误。改进的BDJP法采用关节空间轨迹规划的最大误差进行误差控制,其计算量比原始BDJP法要大,但其轨迹规划精度更高。为了证明计算及分析的正确性,利用dSPACE控制器搭建两自由度实验平台,进行了单关节伺服、轨迹跟踪以及阻抗控制3个实验,证明了控制算法的有效性。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2016-01-01）
水下焊接机器人论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为降低海底焊接工程难度和水下焊接的危险性,结合当代焊接工艺要求,基于牵索塔式钻井平台设计了一种新型的水下焊接机器人。采用双位机单机器人工焊接和双工位焊接方式,为水下焊接机械建设做出了贡献。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
水下焊接机器人论文参考文献
[1].邹晨洋.水下焊接机器人内载多关节机械臂设计与分析[D].哈尔滨工业大学.2019
[2].赵孔标,崔建峰.牵索塔式海洋钻井平台水下焊接机器人设计探讨[J].自动化应用.2019
[3].向林涛,陈国栋,张攀峰,卢小辉.水下焊接机器人弧线轨迹平顺运动控制策略[J].焊接学报.2018
[4].李浩.基于视觉的核电站水下焊接机器人焊缝识别与路径跟踪[D].哈尔滨工业大学.2018
[5].韩雷刚,范文艳,王国河,王振民.水下焊接机器人系统轻量化全密封送丝装置的研制[J].华南理工大学学报(自然科学版).2018
[6].李盛前.基于视觉技术的水下焊接机器人系统研究[D].华南理工大学.2016
[7].邱铖铖,徐兴昂,郑卫刚.牵索塔式海洋钻井平台水下焊接机器人设计[J].现代焊接.2016
[8].邱铖铖,江丽君,郑卫刚.牵索塔式海洋钻进平台水下焊接机器人设计[J].智能机器人.2016
[9].谭谊诚.非完整约束水下焊接机器人运动控制及工艺参数协同机制研究[D].北京化工大学.2016
[10].程相明.水下焊接机器人设计及其轨迹规划研究[D].哈尔滨工程大学.2016