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海上嵌岩钢管桩内卷边切除机器人的研究

海上嵌岩钢管桩内卷边切除机器人的研究

作者：唐柯岩中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

海上风电桩的基础工程建设作为海上风电系统建设的基础保障工程,施工时使用大能量液压锤锤击钢管桩,将其下插至海床上。在打桩过程中,钢管桩遇到岩石,继续锤击钢管桩,容易导致钢管桩下端出现内卷边现象。内卷边的出现,增加了下插的阻力... 详细信息

海上风电桩的基础工程建设作为海上风电系统建设的基础保障工程,施工时使用大能量液压锤锤击钢管桩,将其下插至海床上。在打桩过程中,钢管桩遇到岩石,继续锤击钢管桩,容易导致钢管桩下端出现内卷边现象。内卷边的出现,增加了下插的阻力,极大地影响钻头在钢管桩内部下钻破岩,必须将影响下钻的内卷边切除,提高风电桩插桩效率。现阶段内卷边的处理多是潜水员下水切割或更换钻头切削,处理过程较为繁琐,难以应对复杂的工况,且有一定的危险性。为解决以上问题,本文设计了一种用于海上嵌岩式钢管桩内卷边切除的内卷边切割机器人。本文通过对钢管桩内卷边切割现有的施工工艺、水下复杂的工况环境和施工作业要求进行分析,总结了内卷边切割机器人所需满足的设计要求。根据设计要求分析不同形式的切割方案,采用磨料水射流进行切割。在此基础上,首次提出了适用于切割钢管内卷边的多轴联动机器人系统,确定了总体方案,并进行具体结构设计,包括支撑机构、多轴联动机构、切割机构等,对切割轨迹规划进行了研究。基于SPH-FEM耦合算法,对磨料水射流切割钢管壁过程进行研究,确定切割工艺参数,对射流反作用进行分析。建立了钢管桩内卷边切割机器人的力学模型,对动力元件选型,并结合切割参数进行算例验证,建立DPM冲蚀模型对枪头寿命进行分析。建立ADAMS动力学模型进行运动学仿真,验证了所选择的液压缸以及驱动电机等均符合设计要求。建立Fluent两相流模型,对清水柱冲击作用下的浑浊水域流场进行分析,通过实验对比,分析了水下能见度。对水下的密封性能进行了仿真验证。通过ANSYS对机器人整机和主要结构件进行了模态分析,为避免共振,优化了仰俯调节架的结构。内卷边切割机器人的控制系统分为电路控制系统与液压控制系统,进行了初步设计并介绍了所使用的液压泵、水射流高压泵的参数以及辅助系统。通过理论分析以及仿真模拟验证,所设计的内卷边切割机器人符合施工要求,为海上风电桩基础建设工程中内卷边问题的解决,提供建设性方案,丰富了相关理论基础。

关键词：钢管桩海上风电桩内卷边切割机器人磨料水射流

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管幕钢管内智能化快速切割与焊接机器人

铁道建筑技术 2023年第1期 44-47页

作者：李占先中铁十四局集团有限公司山东济南250101

传统管幕顶管施工时需对钢管进行分区分段切割焊接,采用人工切割焊接难度较大,可以采用智能化快速切割与焊接机器人进行操作;智能化快速切割与焊接机器人由机械臂、AGV智能移载装置、机器人焊枪、割枪及智能焊接控制系统等构成。本文针... 详细信息

传统管幕顶管施工时需对钢管进行分区分段切割焊接,采用人工切割焊接难度较大,可以采用智能化快速切割与焊接机器人进行操作;智能化快速切割与焊接机器人由机械臂、AGV智能移载装置、机器人焊枪、割枪及智能焊接控制系统等构成。本文针对太原市迎泽大街下穿火车站通道管幕顶管的切割与焊接操作,以“智能装备、绿色安全施工”为目标,介绍了采用人工远程控制,机器人自动切割、焊接模式,实现管内切割、焊接无人化作业。实践表明,智能化切割与焊接机器人可以应用于管幕施工中钢管切割与焊接工作。

关键词：管幕钢管切割机器人焊接机器人 AGV智能移载装置

空间钢结构复杂相贯线机器人切割关键技术研究

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空间钢结构复杂相贯线机器人切割关键技术研究

作者：罗宛京天津大学

学位级别：硕士

本文密切结合TriVariant-B新型5自由度混联机器人的空间钢结构复杂相贯线切割实际应用，系统地研究了该机器人对空间钢管相贯形成的复杂相贯线的切割关键技术，运用数学原理推导了空间复杂相贯线的表达公式，并且求解出实际生产中存在... 详细信息

本文密切结合TriVariant-B新型5自由度混联机器人的空间钢结构复杂相贯线切割实际应用，系统地研究了该机器人对空间钢管相贯形成的复杂相贯线的切割关键技术，运用数学原理推导了空间复杂相贯线的表达公式，并且求解出实际生产中存在不圆度缺陷的钢管相贯所形成的复杂相贯线数学模型，考虑坡口角和实际切割方向对切割过程进行轨迹规划，运用SolidWorks软件和Vericut仿真软件对钢管相贯线切割三维模型和切割过程进行了仿真和验证，通过实验，对此相贯线切割机器人数控装备的实际工程应用做出总结。论文取得如下创造性成果：根据多个空间钢管相贯形成的复杂相贯线立体模型，建立空间坐标系，利用三维空间齐次坐标变换中的平移和旋转变换，推导出圆柱空心钢管在相同坐标系下的方程，钢管方程联立求解出复杂相贯线的数学模型。利用同样方法求解实际存在不圆度钢管的相贯线数学模型，为切割轨迹规划和软件仿真奠定基础。基于复杂相贯线的空间数学模型，考虑坡口角、实际切割角和切割方向，通过利用机器人运动学逆解，对机器人末端执行器的切割过程进行轨迹规划，并对末端在复杂相贯线相邻段之间过渡时的位置和姿态进行处理，使过渡时执行器运动平稳、可靠而且节省时间。由数学模型推导出相贯线的相关数据和参数，运用LabVIEW软件编写程序来验证上述数学模型和轨迹规划的正确性，在SolidWorks软件中建立切割机器人和相贯钢管的整体三维造型，通过动画仿真来验证相贯线数学模型和切割方案的可行性、有效性。由于大型钢管在实际中造价昂贵，所以需在切割之前确定整个数控切割过程准确无误，通过在Pro/E软件中导出相贯线切割加工的NC代码，导入到Vericut软件中对空间多个钢管相贯形成的复杂相贯线的切割过程进行模拟仿真，利用刀具模拟切割机器人，通过仿真验证末端执行切割运动的准确性，最后对整个切割过程进行优化，为实际生产加工做好准备。通过实验，对此课题的空间钢结构复杂相贯线切割机器人的实际工程应用做出总结，得出结论并对课题的进一步发展作出展望。

关键词：切割机器人复杂相贯线数学模型轨迹规划软件仿真

基于多机器人的H型钢火焰切割系统的路径规划研究

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基于多机器人的H型钢火焰切割系统的路径规划研究

作者：申国栋天津大学

学位级别：硕士

具有多机器人的切割系统能够更好的发挥潜能,如何进行路径规划,使得各机器人在不发生碰撞的前提下尽可能同时工作,从而尽快完成切割任务,对于提高切割工作的效率具有非常重要的意义。H型钢切割的路径规划并不是单纯的依靠数学方法,寻找... 详细信息

具有多机器人的切割系统能够更好的发挥潜能,如何进行路径规划,使得各机器人在不发生碰撞的前提下尽可能同时工作,从而尽快完成切割任务,对于提高切割工作的效率具有非常重要的意义。H型钢切割的路径规划并不是单纯的依靠数学方法,寻找一条时间最短的路径。由于系统配备多台切割机器人,因此在切割过程中涉及到了机器人碰撞的问题。同时,由于火焰切割自身的特点,在执行切割任务时,机器人的轨迹不能随意更改,因此给机器人的碰撞规避带来了相当大的难度。本文在对火焰切割系统进行分析的基础之上,根据切割任务的特点和要求,确定采用时间延迟的方式作为碰撞规避的方法,进而确定了路径规划方案,将切割机器人的路径规划问题抽象成多维有约束最优化问题。首先对切割任务的路线进行了初步的规划,将切割任务分为了多个阶段,在切割路径段的基础上添加了辅助路径段和延迟段,生成机器人的路径序列。然后详细的研究了切割机器人间的碰撞关系,提出了对切割机器人进行碰撞检测的方法,以碰撞检测的结果为基础构建最优化问题的约束条件。然后应用VC++和MATLAB混合编程的方法,导入路线初步规划和碰撞检测的结果,通过调用MATLAB中的最优化函数,求得延迟时间,完成路径的全部规划。最后以切割HM588x300型号的A型端部为例进行了路径规划,并应用MATLAB对规划结果进行了仿真。

关键词：多机器人路径规划切割机器人

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机器人技术在发展

世界制造技术与装备市场 2001年第1期 58-61页

作者：长路

从大型汽车制造厂到其最小的供应商,这些灵活的“工人”正忙着焊接、搬运物体、切割材料等工作,它们的应用可以说无处不在。

关键词：机器人技术焊接机器人切割机器人零件传递材料搬运

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点燃高质量发展“绿色引擎”

点燃高质量发展“绿色引擎”

淮北日报

作者：冯冬梅

干净整洁的现代化厂房内，三维六轴切割机器人和地轨七轴焊接机器人正在生产线上大展风采。机械臂上下灵活转动,很快将生产出来的新型建材自动翻转变位。这是2月24日采访团在安徽绿厦智建公司车间看到的生产场景。安徽绿厦智建公司位于... 详细信息

干净整洁的现代化厂房内，三维六轴切割机器人和地轨七轴焊接机器人正在生产线上大展风采。机械臂上下灵活转动,很快将生产出来的新型建材自动翻转变位。这是2月24日采访团在安徽绿厦智建公司车间看到的生产场景。安徽绿厦智建公司位于杜集经济开发区，总投资4.6亿元，拟建4......

关键词：切割机器人生产线质量发展预制构件绿色制造绿色引擎

来源： cnki报纸评论

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佳士机器人精彩亮相高交会吸引全国瞩目

现代焊接 2014年第12期 16-17页

作者：钟亦《现代焊接》编辑部

11月16-21日,第16届中国国家高新技术成果交易会在深圳隆重举行。为期6天的展会有1万多个项目参加展示、交易、洽谈。本届高交会以＂坚持创新驱动,加快绿色发展＂为主题,设有高新技术成果交易、高新技术专业产品展、中国高新技术论坛等... 详细信息

11月16-21日,第16届中国国家高新技术成果交易会在深圳隆重举行。为期6天的展会有1万多个项目参加展示、交易、洽谈。本届高交会以＂坚持创新驱动,加快绿色发展＂为主题,设有高新技术成果交易、高新技术专业产品展、中国高新技术论坛等六大板块。总展览面积超过11万平方米,有50多个国家和地区的100多个代表团、3000多家参展商、1万多个项目参加展示、交易和洽谈。深圳市佳士科技股份有限公司携其工业机器人,在信息技术与产品展（1号馆）的深圳市坪山新区展区,和中国科学院专馆（5号馆）的机器人专区同时展出。在现场展示了单轴变位焊接机器人、双轴变位机器人、激光切割机器人。

关键词：工业机器人高新技术成果交易会中国科学院焊接机器人切割机器人深圳市绿色发展技术论坛

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基于双目视觉切割轨迹跟踪

基于双目视觉切割轨迹跟踪

作者：汪波哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着工业的发展，对工业自动化的程度要求越来越高。高精度、高效率的机器人被广泛应用工业生产中。切割机器人也被广泛应用于核电、造船、化工、汽车等行业制造加工中。目前切割机器人主要采用示教再现及离线编程的方法，当待加工的工... 详细信息

随着工业的发展，对工业自动化的程度要求越来越高。高精度、高效率的机器人被广泛应用工业生产中。切割机器人也被广泛应用于核电、造船、化工、汽车等行业制造加工中。目前切割机器人主要采用示教再现及离线编程的方法，当待加工的工件摆放不同或者其他外部环境变化时，需要重新编程或者再次示教，而且不能实时监测出当前的切割质量，本文充分利用离线编程的优点，同时采用视觉反馈对切割中质量进行实时反馈，这样有效的提高切割质量。本文以实际工程项目为背景，针对大型钢板切割过程中遇到的轨线跟踪问题，对所涉及的轨线处理以及轨线信息获取进行了以下研究：首先完成对双目视觉跟踪系统的硬件选型和搭建，并对主要硬件的选型进行详细介绍，同时对各个器件在系统中的作用也进行了相关的阐述，从而完成对视觉跟踪系统的设计，为下一步的研究提供相应的平台和实验基础。在确定了双目跟踪系统后，对立体视觉原理进行讲解，讲述了摄像机的成像模型，图像匹配和图像校正的方法，并给出了在已校正图像基础上简易的计算空间点的三维信息的方法。结合实际项目环境和精度要求，通过比较选择张正友标定方法，并对该方法改进。针对钢板切割轨迹进行图像处理算法的设计，在噪声处理后应用图像增强提高轨线对比度，对光线差异性提出自适应Otsu分割算法，并给出了形态学处理处理方法。经过图像预处理后，给出几种轨线提取算法，最后我们选取了应用hough变换进行初始定位，再通过最小二乘拟合得到精确的轨线信息。文中对不同情况下轨线进行了相应提取进行试验，对轨线提取的算法也进行了验证。最后对钢板轨线提取过程中遇到的特殊情况，如弧光、铁锈、边缘出的铁渣干扰等情况也进行了相应的分析，然后轨线进行提取。本文对实际切割过程中的直口、上坡口切割进行了跟踪实验。并对钢板上的校验线和切割边缘进行提取后，并对它们进行三维重建，给出重建后的效果图和轨线参数，并对一些情况下的轨线偏差进行总结。给出跟踪调节偏差算法，通过串口通信给下位机进行偏差调节。通过实验表明，本文提出的双目视觉切割轨线跟踪系统中的基本原理、图像处理算法和跟踪策略是有效可行的，可对切割边缘进行跟踪，然后对得到的切割偏差进行跟踪调节，提高了切割机器人的控制精度。

关键词：双目视觉切割机器人轨线跟踪轨线提取

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新品

机械工程师 2006年第6期 15-16页

微型切割机器人；HFR1000型软起动器；双机头龙门式钻孔、攻牙机；GA-3000系列高精密/高效率型CNC车床；SDC-5三轴高速PCI光栅尺采集卡；H4-B折床专用数控系统；

关键词：新品切割机器人 1000型 CNC车床软起动器数控系统龙门式双机头高效率高精密