基于PIO的管道焊接机器人的研究
焊接机器人实验报告
焊接机器人实验报告引言焊接是一种常见的金属加工技术，通过高温将金属材料永久连接在一起。
传统的手工焊接需要大量的人力和时间，并且存在安全隐患。
为了提高效率和质量，并保护操作人员的安全，引入焊接机器人成为一个重要的技术发展方向。
本实验报告旨在介绍焊接机器人的原理、实验设计和结果分析。
焊接机器人原理焊接机器人是一种能自动执行焊接任务的机器人系统。
它通常由机械臂、控制系统和焊接设备组成。
机械臂用于控制焊接枪的运动，控制系统负责控制机械臂的运动，而焊接设备则提供焊接所需的能量和材料。
实验设计本实验选用了一款具有六个自由度的焊接机器人，通过编程控制机械臂的运动轨迹，实现焊接任务。
实验流程如下：步骤1：准备工作1.首先，将焊接机器人放置在焊接工作台上。
2.检查机械臂和焊接设备是否安装正确，并进行必要的调整和校准。
步骤2：编写程序1.使用焊接机器人的控制软件，编写焊接程序。
2.设计机械臂的运动轨迹，确保焊接枪能够准确地焊接工件上的焊点。
3.设置焊接参数，如焊接电流、电压和速度等。
步骤3：实施焊接任务1.将待焊接的工件放置在焊接工作台上，并固定好位置。
2.启动焊接机器人，运行编写好的焊接程序。
3.机械臂将根据编写的程序，将焊接枪移动到相应的焊点上进行焊接。
4.焊接完成后，关闭机器人和焊接设备。
步骤4：结果分析1.检查焊接接头的质量和焊接缺陷情况，如焊缝的均匀性、强度等。
2.对焊接参数进行评估，如焊接电流、电压是否适合焊接材料的要求。
3.分析机械臂的运动轨迹和焊接速度是否准确。
实验结果经过多次实验，我们得到了以下的实验结果：1.焊接接头质量良好，焊缝均匀且强度高。
2.焊接机器人的运动轨迹准确，焊接速度可调节。
3.焊接参数的调整对焊接质量有重要影响，需要根据具体焊接材料进行优化。
结论本实验证明了焊接机器人在焊接任务中的可行性和优势。
它可以提高焊接效率、保证焊接质量，并减少操作人员的风险。
通过对实验结果的分析，我们也得出了优化焊接参数的建议，以进一步提高焊接质量。
管道插接专用焊接机器人系统
４ 卷 １ Ｏ页 第 １ 期 第 ２
０Ｉ Ｌ ＦＩ ＥＬＤ
石 油 矿 场 机 械 ＥＱＵＩ Ｍ Ｅ Ｐ ＮＴ
２ １ ４ （ ）２ ～２ ０ ２， １ １ ： Ｏ ４
Ｏ
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文 章 编 号 ： ０ １３ ８ （ ０ ２ ０ ０ ００ １ ０ ４ ２ ２ １ ） １０ ２ ５
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｏｒ ａ ｅ ｗｅ ｄ ｎｇ ｒ ｂｏ ｏｒ ｔ ｌ ｉ ｇ ｏ ｎｔ ｒ ｅ ｔ ｄ ｐ ｐｅ ｓ ｄｅ ｌ ｐｅ ．Ｂａ ｅ ｓｒ ｃ ： ｐ ｔ ｂｌ ｌ ｉ ｏ ｔ ｆ ｈｅ ｗｅ ｄ ｎ ｆ ｉ ｅ ｓ ｃ ｅ ｉ ｓ ｗａ ｖｅｏ ｄ ｓ ｄ ｏｎ ｔ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｈｅｗｅ ｄ ｎｇ ｔ ｓ ｎｄ ｍ ｏ ｉ ｆｗｅ ｄ ｎ ｏ ｔ ａ ｆｖ — ｇｒ ｅ ｐｏ ｔ ｂｌ ｌ ｎｇ ｒ ｏｔ ｈｅ ａ ａ ｙ ｉ ｆｔ ｌ ｉ ａ ｋ ａ ｔｏｎ ｏ ｌ ｉ ｇ ｒ ｂｏ ， ｉ ｅ ｄｅ ｅ ｒ ａ ｅ ｗｅｄｉ ｏｂ ｈ ｓ ｂｅ ｎ ｄ ｓｇ ｄ， ｎ ｈ ｍａ ｈｅ ｔｃ ｌ ａ ｅ ｅ ｉ ｎｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｍａ ｉａ ｍｏ ｌ ｏｒ ｗｅ ｄ ｎ ｅ ｍ ｎ ｅ ｓ ｃ ｉ ｇ ｐｉ ｓ ｈａ ａ ｓ ｄｅ ｆ ｌ ｉ ｇ ｓ ａ ｏｆ ｉ ｔ ｒ ｅ ｔｎ ｐｅ ｓ ｌｏ ｂ ｅ ｓ ａ ｉｈｅ Ａｎ ｏ ｎ ａ ｃ ｉｅ ｔ ｒ ｒ — ｌ ｉ ｇ ｒ ｂｏ ｏ ｔ ｏｌｓ ｔ ｍ ｓｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ ｗｉｈ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ ｂｌｓ ｄ． ｐｅ ｒ ｈ ｔ ｃ ｕ ｅ ａ ｃ ｗｅ ｄ ｎ ｏ ｔｃ ｎ ｒ ｙｓ ｅ ｗａ ｓ ａ ｌｓ ｅ ｔ ｈｅ
中 图分 类 号 ： Ｅ ７ ． Ｔ ９ ３３
文献标 识码 ： Ａ
基于PLC控制的焊接机器人系统
（19）中华人民共和国国家知识产权局
（12）实用新型专利
（10）申请公布号
CN202922113U
（43）申请公布日2013.05.08（21）申请号CN201220611101.9
（22）申请日2012.11.19
（71）申请人天津埃曼特机械加工有限公司
地址301700 天津市武清区曹子里政府北侧
（72）发明人袁乃更
（74）专利代理机构天津盛理知识产权代理有限公司
代理人王来佳
（51）Int.CI
权利要求说明书说明书幅图
（54）发明名称
基于PLC控制的焊接机器人系统
（57）摘要
本实用新型涉及一种基于PLC控制的
焊接机器人系统，其系统包括焊接机器人、
PLC控制单元、夹具控制器以及夹具，PLC控
制单元固装在焊接机器人上，夹具安装在夹
具控制器上，夹具控制器通过电缆连接PLC
控制单元，本实用新型结构简单、设计科学
合理、成本较低、有效提高焊接效率。
法律状态
法律状态公告日法律状态信息法律状态
2013-05-08授权授权
2015-01-07专利权的终止专利权的终止
权利要求说明书
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说明书
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焊接机器人研究与应用
焊接机器人研究与应用随着工业化的不断发展，焊接技术也在不断发展。
特别是焊接机器人的应用，大大地提高了焊接质量和效率。
本文将围绕焊接机器人的研究与应用进行探讨。
一、焊接机器人的定义和发展焊接机器人是指一种具备焊接作业能力和自主控制能力的机器人。
它是一种高科技产品，搭载了各种传感器、控制系统和操纵机构。
焊接机器人的发展史可以追溯到二十世纪六十年代。
当时，美国的一家工厂生产了世界上第一台工业焊接机器人，那是一台“非常笨拙的”机器人，仅能够进行直线焊接。
如今，焊接机器人的种类繁多，已经能够完成复杂的三维焊接任务。
二、焊接机器人的优势相比于传统的手工焊接方法，焊接机器人具有以下几个方面的优势：1. 焊接质量高：焊接机器人通过计算机程序控制，自动监测焊接形式和焊接质量，从而保证焊接质量的一致性和可靠性。
2. 生产效率高：焊接机器人的自动化程度高，操作简便，可以进行长时间稳定的生产，大大提高生产效率，降低人力成本。
3. 安全性高：焊接机器人操作时不会出现人员伤害，降低了工作风险。
4. 适用范围广：焊接机器人适用于各种材料的焊接，在各种工况下都可以正常运行，具有很好的适应性。
三、焊接机器人的应用焊接机器人目前已经广泛应用于各个领域，如汽车、造船、航空等制造业领域。
以汽车制造业为例，汽车由很多个钢件组装而成，因此焊接是关键的工艺环节。
采用焊接机器人可以保证焊接品质，大大提高生产效率。
据统计，德国大众汽车工厂中，使用焊接机器人已经达到了70%，其他厂家也纷纷引入焊接机器人。
在造船业中，船体采用的是大型的钢板，可以使用多个焊接机器人同时进行焊接，提高作业效率。
在航空领域，焊接机器人可以焊接超高温合金，精细的焊接技术可以保证航空安全。
四、焊接机器人研究方向虽然焊接机器人的应用十分广泛，但是在实际应用中还存在一些难点需要解决。
焊接机器人的研究方向主要有以下几点：1. 焊接路径规划：焊接机器人要想完成一道焊缝，需要按照规定的路径进行移动。
一种管道焊接机器人研究
一种管道焊接机器人研究作者：高宝杰来源：《中国机械》2013年第24期摘要：管道焊接机器人是一种自动焊接设备，相对于人工焊接方式，可以大大提高焊接效率和焊接质量。
论文对管道焊接机器人进行了设计，其机械结构包括行走部分，焊枪摆动部分，焊枪上下调整部分等，并对其进行了数学建模。
控制部分以DSP为主控单元，以嵌入式系统为辅助接口单元，以手持遥控器为焊接命令单元，从而实现管道的自动焊接。
关键词：管道；焊接；DSP ；机器人中图分类号：TG4091 前言近年来，随着市政管道和石油天然气管道的建设越来越多，对焊接工艺和焊接效率的要求都有所增加，这就对焊接设备提出了更高的要求，不仅要焊接质量高，而且还要速度快。
为此论文研制一种焊接机器人，取代人工或半自动焊接，从而可以实现焊缝的快速、高效、低缺陷的高质量焊接。
论文对该焊接机器人进行讨论。
2 机械结构设计2.1 结构分析该机器人机械结构主要由焊枪姿态调整、焊枪位置调整、焊接小车行走驱动等几部分组成，由于焊接小车是结构对称的，可以装一把焊枪，也可以装两把焊枪，故以其中一侧为例，如图1所示。
焊枪姿态调整部分主要完成干伸长调整，保证满足焊接工艺上对焊缝的要求，姿态调整机构由电机1带动滑板2来实现；焊枪位置调整部分是在焊接过程中完成焊枪的摆宽、摆频、两侧位置的停留时间等的功能动作，摆动部分由电机4带动滑板3来实现；行走驱动是实现焊枪沿管周运动的驱动力机构，在焊接时，焊接速度即为焊车的行走速度，因此要求焊车行走机构行动十分平稳，行走机构由电机5驱动。
图1 焊接小车机械结构2.2 数学模型分析焊接过程中，焊接小车装夹在专用轨道上，小车带着焊枪在轨道上行走，从而实现管道的全位置焊接。
将焊接小车应用多体系统理论分析，其拓扑结构图如图2所示：图2 焊接小车的拓扑结构图故若已知圆弧焊接轨道建立坐标系点处在大地惯性坐标系中的坐标，则根据齐次坐标变换即可得到焊枪夹具处的最终坐标，进而也可得出焊丝与焊接管道接触处的坐标，这样就建立了焊接小车工作的运动学模型，通过相关控制系统即可实现焊接小车的工作。
一种钢管机器人焊接装置
一种钢管机器人焊接装置
钢管机器人焊接装置是一种用于自动化焊接工艺的设备，它通常由机器人臂、焊枪、控制系统和工件夹持装置等部件组成。
这种装置的设计和功能可以从多个角度进行讨论。
首先，从设计角度来看，钢管机器人焊接装置需要考虑到钢管的尺寸、形状和材料，以确保焊接过程中的精准性和稳定性。
装置的结构需要具备足够的稳定性和灵活性，以适应不同尺寸和形状的钢管焊接需求。
同时，焊接装置的安全性也是设计中不可忽视的重要因素，需要考虑到操作人员和设备的安全。
其次，从功能角度来看，钢管机器人焊接装置需要具备自动化控制和精准定位的能力，以实现高效的焊接作业。
控制系统需要能够精确控制机器人臂和焊枪的运动轨迹，确保焊接质量和一致性。
同时，装置还需要考虑到钢管的旋转和倾斜等运动，以满足不同角度的焊接需求。
另外，从应用角度来看，钢管机器人焊接装置可以广泛应用于汽车制造、管道工程、船舶建造等领域。
在汽车制造中，它可以用于车身结构的焊接；在管道工程中，可以用于管道连接的焊接；在
船舶建造中，可以用于船体结构的焊接。
因此，装置的应用范围也需要考虑到不同行业的特殊需求。
综上所述，钢管机器人焊接装置的设计和功能需要考虑到结构稳定性、自动化控制、安全性和广泛的应用需求，以满足钢管焊接工艺的高效、精准和稳定要求。
海底管道铺设焊接机器人系统研究
海底管道铺设焊接机器人系统研究随着海洋石油、天然气等资源的开发日益深入，海底管道的铺设与焊接成为了一项关键技术。
由于海底环境的复杂性和危险性，焊接机器人成为了海底管道铺设过程中的重要解决方案。
本文将对海底管道铺设焊接机器人系统进行详细研究。
海底管道铺设焊接机器人系统主要应用于海洋石油、天然气的开发领域。
在海底管道的铺设过程中，焊接质量直接影响到管道的安全性和使用寿命。
由于海底环境的恶劣条件，如高压、低温、缺氧等，人工焊接不仅效率低下，而且会对工人健康产生威胁。
因此，焊接机器人的应用成为了一种必然趋势。
海底管道铺设焊接机器人系统主要由机器人、电缆、电源、控制系统等组成。
机器人：焊接机器人是系统的核心部分，其结构通常采用机械臂和行走装置的设计，以便在海底复杂环境中进行管道焊接作业。
机器人的运动轨迹和焊接参数需要进行精密控制。
电缆：海底管道焊接机器人需要通过电缆与控制系统连接，以便接收控制信号和电能。
同时，机器人还需要配备多种传感器，将焊接过程中的各种数据传回控制系统，以便实时调整焊接参数。
电源：为确保机器人的稳定运行，需要为其提供可靠的电能。
在海底环境中，通常采用蓄电池作为机器人的电源。
控制系统：控制系统是海底管道焊接机器人的核心，它根据焊接任务的要求，通过对机器人的运动轨迹和焊接参数进行精密控制，实现高质量的焊接作业。
海底管道铺设焊接机器人系统采用了多种技术原理，包括传感技术、机器人技术、数字控制等。
传感技术：机器人配备了多种传感器，如激光雷达、深度相机、力传感器等，以便在焊接过程中实时监测和控制焊接质量。
机器人技术：海底管道焊接机器人采用了先进的机器人技术，如关节机构设计、运动学和动力学建模等，以实现机器人在海底复杂环境中的稳定运动和精确焊接。
数字控制：焊接机器人的运动轨迹和焊接参数通过数字控制技术实现。
控制系统根据焊接任务的要求，将各项参数转化为数字信号，对机器人的运动轨迹进行精确控制。
海底管道铺设焊接机器人系统的应用具有明显优势。
基于PLC的钢筋笼自动焊接机器人研制
ｒｏｔａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｇｕｎ ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ
沿箍筋径向卡住箍筋（绕丝卡左右位置可根据箍筋
走向微调）。钢筋笼随滚焊机转动时，上下两个绕
丝卡按箍筋理论滚动走行同时卡住箍筋，即可锁定
箍筋位置和转动走向，控制箍筋间距，确保焊枪在
图 １ 钢筋绕筋机和钢筋笼滚焊机
上下滚轮间施焊时箍筋与主筋的稳定性［５］。此外， 上下滚轮均设置同步旋转电机，配合钢筋笼同步转
文章编号： （ ） １００９ ４５３９ ２０２１ ０７ ００１３ ０５
基于 ＰＬＣ 的钢筋笼自动焊接机器人研制
焦 雷
（中铁二十二局集团有限公司 北京 ） １０００４３
摘 要：桩基础钢筋笼的焊接工序长期以来一直处于人工或半机械化作业状态，普遍存在焊接效率低、焊缝质量
差、生产成本高等问题。为此，研究了一种基于 ＰＬＣ 控制系统的钢筋笼自动焊接技术并研发设备。该自动焊接技
在以下问题： （１）加工效率低，生产成本高。尽管市场上半
自动钢筋笼滚焊机和钢筋绕筋机已经普及，但两种 设备在钢筋笼主筋、固定筋和箍筋的焊接方式上依 然以人工焊接为主，需要 ２ 名焊工（含 １ 名补焊）和 １ 名调筋人员，焊接效率低且人工成本高 。 ［２］
（２）焊接质量差。人工焊接常出现焊缝长度不
管-板自动焊接机器人系统设计
摘要在化工、轻工、核能等设备中，管与管板的焊接接头不仅数量多，操作难度大，而且焊接质量要求高。
目前上海某工厂管板焊接是手工操作的，生产效率低、工人劳动强度大、焊接质量不稳定。
所以本文针对上述情况，设计出管板自动焊接机器人系统。
本文所设计的管板自动焊接机器人，包括机械系统、视觉自动定位系统、PLC控制系统和基于触摸屏的人机交互界面。
根据工件及焊接工艺要求，焊接基本参数通过触摸屏设定，采用触摸屏实现初始定位精度调试,确定视觉传感识别管孔中心并将位置信息传递给以PLC为控制核心的控制系统，引导焊接初始位置自动识别、焊接。
实现了对管板焊接机器进行自动化改造，使原来人工定位，人工控制焊接进程的机械手变为由步进电机驱动，视觉定位和焊接过程自动化控制的一整套焊接设备。
关键词：管板焊接，视觉定位，触摸屏，PLCAbstractIn chemical, light industry,nuclear industry and other equipment, as for the tube-plate welding, despite the large number of welding joints and the complicated operation process, high welding quality are required. There exsits tube-plate welding based on mannual work at a factory in Shanghai, of which the production efficiency is low, the worker labor intensity is heavy, the welding quality is unstable. This paper about design of tube-plate automatic robots, includes mechanical system, visual automatic positioning system, PLC, man-machine interface system based on the touch screen.According to Requirements of the workpiece and the welding technology, welding basic parametersare is set by the touch screen, which was adopted to realize the initial positioning adjustment,determine center of the visual sensing identify pipe hole and transfer the location information to control system of PLC as the control core; guiding automatic identifications of the initial position and welding. By the implement of automation renovation for the tube-plate welding,transform the original artificial positioning, artificial control of welding process into automatic drive by step motor, visual positioning and welding equipments on the basis of a complete automatic control pocesss.Keyword: tube-plate welding, visual positioning, touch screen, PLC目录1 绪论 (1)1.1 课题来源 (1)1.2 课题目的与意义 (1)1.3 管-板焊接应用现状与发展 (2)1.4 主要研究内容 (6)2 机械系统设计 (7)2.1 引言 (7)2.2 技术要求 (8)2.3 X方向传动系统的设计 (8)2.4 Y方向传动系统的设计 (16)2.5 旋转传动系统的设计 (23)2.6 焊机机头机械系统的设计 (32)3 视觉传感系统设计 (36)3.1 视觉传感系统的设计目标及功能特点 (36)3.2 系统工作原理 (36)3.3 视觉系统硬件组成 (37)3.4 视觉系统软件部分 (41)4 运动控制系统设计 (44)4.1 运动控制系统控制要求 (44)4.2 运动控制系统硬件设计 (44)4.3 运动控制系统软件设计 (53)5 人机交互界面设计 (68)5.1 引言 (68)5.2 控制面板设计 (68)5.3 基于触摸屏的人机界面设计 (69)6 管板焊接试验 (76)6.1 样机研制及其操作流程 (76)6.2 焊接试验过程 (78)6.3模拟工件焊接试验效果 (79)6.4焊接试验结论 (79)7 结论 (80)7.1 课题结论 (80)7.2 课题展望 (80)参考文献 (81)致谢 (83)1 绪论1.1 课题来源在化工、核能等设备中，管板与管的焊接接头不仅仅数量多，焊接难度大，而且焊接精度要求非常高，虽然有些场合可用胀管连接，但在要求较高的情况下，大多数仍需要焊接。
管道内部焊缝处理机器人的应用研究
管道内部焊缝处理机器人的应用研究作者：刘迎娟戴静韩彦龙王彬来源：《科学与财富》2016年第04期摘要：目前，在油气、化工及核设施建设等领域，管道机器人都发挥了积极作用，已经能够满足管道在建设、检测、维护的一些基本要求。
由于油气管道内部环境恶劣，光线昏暗，所以对管道机器人的要求也更加严格，不但要求其具有良好的自我保障能力，还要实现恶劣环境下完成对焊缝位置的定位监测以及焊缝处理，喷涂，以及分析最后处理结果验证其是否达到处理要求。
关键词：管道焊缝处理机器人0 引言随着全球经济的迅速发展，人们对能源的依赖程度也逐渐加强[1]。
油气作为一种重要社会资源，在经济发展的过程中需求量也日益加大。
因此，油气输送管道的增多，管道腐蚀造成的危害也逐渐凸显出来[2]，其中产生腐蚀的一个重要原因就是管道穿孔。
在管道出现穿孔的现象前的腐蚀过程中，焊接部位最为明显。
这是由于在焊接的过程引发局部的受热较集中引发对油气管道的防腐涂层的损害以及焊接产生的形变和物化性质的不平衡增加了接头处的腐蚀。
因此对油气管路的焊缝连接位置进行有益的的防腐蚀处理具有很重要的价值。
1 管道机器人由来管道装置的主要作用是定向输送气体和各类常用的流体材料，该系统由动力站（泵、压缩机等）、各类控制件（阀门、减压阀、安全阀等）、测量仪表（流量计、压力表、温度计）及相关管件（弯头、三通、伸缩节等）等组成，它满足了各类工艺需要，进而达到人们预想的目的系统[3]。
20世纪60年代以来，随着化工，石油，天然气的大量需求以及满足长远输送的要求，管道作为输送载体而被广泛的使用[4]。
但是潮湿，酸碱不平衡等恶劣环境极易加剧管道的腐蚀，而管道由于一般深埋于地下或位置特殊等原因造成了正常检修和维护的困难。
传统方法——“随机抽样”和“全段挖掘”工程量巨大且不能及时发现问题。
鉴于此，管道机器人的出现为这些问题的解决带来很大前景[5，6]。
管道机器人作为一类自动化集成程度较高的机电产品，它能够沿着管道内部或外部爬行行走[7]，整个过程由工作人员通过有线或者无线信号传输进行远程操控。
海底管线焊接设备中的协同机器人技术研究
海底管线焊接设备中的协同机器人技术研究随着全球能源需求的不断增长，海底油气管道的建设和维护变得越来越重要。
在海底管线的制造和维修过程中，焊接工作是至关重要的一环。
然而，由于海底环境的复杂性和作业复杂性，传统的人工焊接方法面临许多挑战。
为了解决这些挑战，研究人员开始探索协同机器人技术在海底管线焊接设备中的应用。
协同机器人技术是指多个机器人之间通过相互通信和协作，共同完成任务的技术。
在海底管线焊接设备中的应用，协同机器人可以配备各种传感器和工具，以提高工作效率和准确性。
下面将对海底管线焊接设备中的协同机器人技术进行研究和讨论。
首先，协同机器人技术可以提高焊接作业的安全性。
海底环境充满挑战，例如高压、低温、高盐度等等。
这些因素对焊接工作人员的身体健康和安全构成威胁。
通过引入协同机器人，可以减少人工介入，减少人员在恶劣环境下的暴露时间和风险。
机器人可以代替人工进行管线焊接，降低了人身安全风险。
其次，协同机器人技术可以提高管线焊接的速度和准确性。
传统的管线焊接通常需要经过多个步骤，包括清洁、预热、焊接等等。
这些步骤需要熟练的焊接工人进行，并且容易受到环境因素的影响。
采用协同机器人技术，可以实现焊接过程的自动化和智能化。
机器人可以通过激光传感器等技术检测焊接位置和角度，确保焊接的精确性和质量。
同时，机器人可以利用先进的算法和计算能力，实时分析和调整焊接参数，提高焊接速度和效率。
另外，协同机器人技术可以提高管线焊接设备的灵活性。
海底管道的形状和尺寸各不相同，传统的焊接方法通常需要根据具体情况进行调整和改变焊接设备。
而协同机器人技术可以实现自适应焊接，即根据管道的形状和尺寸，机器人可以灵活地调整焊接工具和姿势，确保焊接的质量和一致性。
这种灵活性可以降低工作时间和成本，并提高管线焊接设备的效率和可靠性。
协同机器人技术在海底管线焊接设备中的应用也面临一些挑战。
首先是机器人的控制和导航。
由于海底环境的复杂性，机器人在水下的导航和控制是一个具有挑战性的任务。
管道自动焊接机器人控制系统研究
管道自动焊接机器人控制系统研究发布时间：2022-04-25T01:30:26.877Z 来源：《工程管理前沿》2022年1期作者：陈志勇张宁陈雷[导读] 随着石油工业的发展，管道自动焊接机器人已应用于石化管道焊接方面，陈志勇张宁陈雷中石化皖能天然气有限公司 230031濮阳中油工程管理有限公司 457001中石化江苏油建工程有限公司 225100摘要：随着石油工业的发展，管道自动焊接机器人已应用于石化管道焊接方面，由于传统的管道自动焊接机器人采用有刷直流电机、步进电机和交流伺服电机控制，而这3种电机具有易损坏，使用寿命短，速度响应慢，工作效率低等缺陷，使焊接质量不高，行走速度过渡不理想，且在管道自动焊接机器人带动焊接设备在轨道上沿焊缝方向进行焊接时，焊接机器人的轨道运动效果，直接影响焊接质量。
因此，笔者结合无刷直流电机的优点设计了一套主控调速系统和随动响应系统结合的管道全位置焊接机器人行走控制系统。
经验证，该系统在应用中具有良好的焊接机器人控制效果。
本文主要分析管道自动焊接机器人控制系统。
关键词：管道焊接机器人；焊接路径；焊缝跟踪；焊接质量在线监测；人机共融引言随着科学技术的迅猛发展，我国制造业中的焊接工艺大量使用焊接机器人代替人工焊接。
焊接机器人为智能化、自动化设备，其焊接的产品质量稳定，生产效率高，极大降低了工人劳动强度，在一定程度上加快了我国制造业高质量发展的步伐。
虽然焊接机器人在工业生产中的大量使用给我国经济社会发展带来极大利好，但时有发生的机器人生产安全事故却给我们带来新的挑战。
1、焊接机器人概述1.1焊接机器人分类焊接机器人是工业机器人按照应用领域的一种分类形式。
根据JB/T8430—2014《机器人分类及型号编制方法》，焊接机器人包括弧焊机器人、点焊机器人、激光焊接机器人、钎焊机器人、其他焊接机器人。
1.2我国工业机器人安全标准的建立情况我国从研制工业机器人之初就高度重视其安全问题，在研制机器人产品的同时，也同步立项制定工业机器人安全标准。
管道全位置焊接机器人机械系统研制（论）
摘要：为解决管道建设野外作业的自动化焊接的难题，研制了一种导轨式管道焊接机器人，其关键技术包括：研制新型的行走机构、焊枪摆动机构、机器人导轨与智能控制系统。
介绍了导轨式管道焊接机器人机械系统的研制，着重对其结构特点、动作原理、设计要点进行了分析和说明，结合焊接工艺的要求对送丝电机减速箱及走丝轮直径的选定进行了校核计算。
现场应用表明，该机器人能沿导轨平稳、可靠的行走，进行管道的全位置焊接，其操作简便，成本低，适合我国现场施工作业及工人的技术水平，既保证了焊接质量，又提高了劳动效率。
关键词：轨道式焊接机器人；多层焊；结构设计；管道中图分类号：TG439.9文献标识码：A 文章编号：l001-2303(2006)12-0010-04第36卷第12期2006年12月Voi.36No.12dec.2006Eiectric weiding machine曹俊芳1，蒋力培1，孙亚玲2(1.北京石油化工学院重点实验室，北京102617；2北京化工大学，北京100029)Development of pipeline all-position welding robot mechanic systemCAO Jun-fang 1，JIANG Li-pei 1，SUN Ya-iing 2(1.Opto-mechatronic Eguipment Technoiogy Beijing Area major Laboratory !Beijing Institute of Petrochemicai Technoiogy !Beijing 102617!China.2.Beijing University of Chemicai Technoiogy !Beijing 100029!China)Abstract "An orbit pipeiine weiding robot has been deveioped to soive the probiem of automatic weiding during pipeiine constructionin the fieids.Its key technigues consist of deveioping a new type of travei unit ，weiding torch as ciiiating unit ，robot orbit and inteiiigent controi system etc.The deveiopment work of the orbit pipeiine weiding robot mechanic system is introduced in the paper.The main iiiustration is about the system s structure ，action principie ，key points of design and machining technics and verifying caicuiation for seiecting reduction gearbox with the wire feeder motor and the diameter of the wire -feed wheei.The appiication in fieidwork shows that the robot can travei aiong the orbit stabiy and reiiabiy and carry through aii-position weiding.The weiding is easy with iow cost that is fit for fieidwork and worker in our country ，guarantees the weiding guaiity and improve working efficiency.Key words "orbit weiding robot #muitiiayer weiding #construction design #pipeiine收稿日期!2006-ll-09基金项目!北京市属市管高等学校人才强教计划资助项目作者简介!曹俊芳(l964一)，女，北京人，高级工程师，学士，主要从事机械设计工作。
管道环焊缝扫查机器人研究的开题报告
管道环焊缝扫查机器人研究的开题报告一、选题背景管道成为现代工业中最为重要的元件之一。
管道焊接是管道连接中不可少的一环，其中环焊缝位置和尺寸的精度直接影响到管道连接的密封性、强度以及耐久性。
因此，环焊缝质量检测对管道连接的综合性能起着至关重要的作用。
传统的环焊缝检测方式，通常需要工人进行有损的亲自操作，不仅成本高昂，而且存在损伤设备、危及安全的风险。
同时，环焊缝质量检测的精度往往受人工因素影响，难以完全保证检测效果。
因此，在实现环焊缝检测自动化方面，研究一种高效、智能的环焊缝扫描机器人是必要的。
二、研究目的本文旨在研究一种高效的管道环焊缝扫描机器人方案，通过机器人自主地控制扫描头实现环焊缝的检测，实现对环焊缝检测的自动化和智能化。
该研究的目标是：1.设计一种高效的管道环焊缝扫描机器人系统。
2.研究环焊缝检测的软硬件技术，并优化其检测精度和稳定性。
3.实现对环焊缝检测的自动化处理和智能分析。
三、研究内容本文将针对以下方面进行研究：1.环焊缝扫描机器人系统的设计与开发。
2.环焊缝检测的软硬件技术研究，包括环焊缝边沿检测、焊缝内部缺陷检测等。
3.环焊缝扫描机器人的控制系统设计及其稳定性分析。
4.环焊缝检测数据的自动化处理和智能分析。
四、研究意义1.提高管道环焊缝检测的自动化程度，减轻工人负担，避免人工因素对检测结果的影响。
2.优化管道环焊缝检测过程中的效率，降低成本，提高检测精度和稳定性。
3.推动智能制造的发展，强化管道检测技术在工业生产中的应用。
五、研究方法本文采用文献综述法和系统设计法为主要研究方法。
通过对现有环焊缝检测技术进行分析和对管道环焊缝检测的应用需求进行调研，提出一种高效、可行的环焊缝扫描机器人系统方案，并通过系统设计和实验验证进行研究，最终评估所提出方案的实际应用价值。
六、预期成果完成本文研究后，我们预期达到以下成果：1.设计出一种高效的管道环焊缝扫描机器人系统，能够自动化地检测管道环焊缝的质量。
管道焊接机器人轨道设计与研究的开题报告
管道焊接机器人轨道设计与研究的开题报告一、选题背景自动焊接机器人技术在管道输送领域得到了广泛应用，有效提高了焊接效率和质量。
而机器人在操作过程中需要依靠一定的轨道进行移动，因此一个合理的轨道设计对机器人的运动精度和工作效率至关重要。
二、研究目标本文旨在设计一种适用于管道焊接机器人的轨道，以提高机器人移动的稳定性和精度。
具体研究目标包括：1.分析机器人在不同情况下的运动特点，确定轨道的类型和参数。
2.设计出适用于机器人的轨道结构，确保轨道具有足够的承载能力和稳定性。
3.进行轨道系统的动力学模拟，并评估轨道系统的性能。
三、研究内容1.机器人运动特点的分析针对管道焊接机器人的特殊工作环境，分析机器人的运动特点，包括移动速度、扭转角度、加速度等参数，以确定应该采用何种类型的轨道结构。
2.轨道结构设计根据机器人的运动特点，设计出适用于机器人的轨道结构，确保轨道具有足够的承载能力和稳定性。
轨道结构需要满足机器人在工作过程中的承载要求、移动要求以及保证机器人操作安全的要求等几个方面。
3.动力学模拟及性能评估利用动力学仿真软件，对轨道系统进行动力学模拟，并评估轨道系统的性能，主要包括轨道的抗震能力、精度、稳定性、承载能力等。
四、研究步骤1.调研相关文献，了解机器人轨道设计的发展历程和现状。
2.分析机器人的运动特点，确定应该采用何种类型的轨道结构。
3.设计适用于机器人的轨道结构，考虑轨道的结构强度、移动性、稳定性、承载能力等因素。
4.利用动力学仿真软件对轨道系统进行仿真，评估轨道系统的性能。
5.进行实验验证，对模拟结果进行验证，得出最终的结果。
五、预期成果1.设计出适用于管道焊接机器人的轨道结构，提高机器人的运动精度和工作效率。
2.利用动力学仿真软件，评估轨道系统的性能，为实际应用提供理论基础。
3.为管道输送行业提供有关机器人轨道设计的参考资料和技术支持。
六、计划进度任务|计划时间|实际时间:-:|:-:|:-:撰写开题报告|2022/09|2022/09文献调研|2022/10-2022/11|2022/10-2022/11机器人运动特点分析|2022/12-2023/01|2022/12-2023/01轨道结构设计|2023/02-2023/03|2023/02-2023/03动力学仿真及性能评估|2023/04-2023/05|2023/04-2023/05实验验证|2023/06-2023/07|2023/06-2023/07撰写论文|2023/08-2023/09|2023/08-2023/09七、参考文献1. 王洪涛, 王熙. 焊接机器人轨迹规划控制技术[M]. 科学出版社, 2018.2. 张超, 王恒木. 多关节机器人轨道规划及控制模型研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(15): 166-173.3. 刘浩, 莫子臣, 孙颖民. 机器人轨迹规划技术研究综述[J]. 计算机工程与应用, 2017, 53(20): 78-85.4. Pan L, Gulati T, Rong Y. Stability Analysis of Robot Transport ona Flexible Track[C]//Proceedings of the ASME 2017 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. American Society of Mechanical Engineers, 2017: V001T005A029.。
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中所用到的电机 、 齿轮等零部件 ， 实现了结构的
小 型化 、 模块 化 。
机 械 系统 是 管道 全位 置 自动焊 接机器 人 的 执行 机 构 ， 主要 包 括 行 走 小 车 和 轨道 。行 走 小
更 高 的要求 ， 管道 环 焊 缝 的焊 接成 为制 约 整个
车 通 过 夹 紧机 构 安装 在 焊 接 轨道 上 ， 着 焊枪 带
展。
接 ， 以提 高生 产 率 、 证 焊 接 质 量 、 用 保 降低 劳 动
强 度 和施 工 成 本 ， 且 自动 焊 接 还 能大 幅 度 降 而
低 操作 技术 难度 ， 决焊 工培养 困难 、 失严 重 解 流
等问题。 国外 的全位 置 自动 焊机都 充 分采用 先进 的
我 国 的油气 资源大部 分分 布在 东北 和西 北
件 以及 国 内各 施 工 单 位 的经 济 承 受 能力 ， 者 笔 研 究 开发 的设 备 及 其 配套 技 术 简 便 可靠 、 本 成
低、 功能 强 ， 合我 国现 场施 工作 业条件 及工 人 适 的技 术文 化水 平 。
的 １３ ／ 。因此 ， 国政府 已将 “ 强 输 油气 管道 我 加
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第１ ４卷 。 ｌ期 第
２０ ０ ６年 ３月
北 京石 油化 工学 院学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｎ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｏ ｒ ａ ｆＢｅｊ ｇ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆ ｉ ｔ
Ｐ ｔｏ ｃ ｅ ｉａ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｒ－ ｈ ｍ ｃ ｌ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
收稿 日期 ：０ ５１－４ ２ ０— １１
沿 管 壁外 径 作 圆周 运 动 ， 车 上 的摆 动 机 构 与 小
维普资讯
第 １期
孙亚 玲等 ．基 于 ＰＣ的管 道焊 接机 器人 的研究 Ｉ
２ ９
滑块 机 构 用 以 实 现 焊 枪 的 横 向 摆 动 及 上 下
气 库 ”总长 超过 万公 里 的油 气 管输格 局 。管道 ，
的建设 地 区跨 度 大 ， 线施 工环 境恶 劣 ， 之 管 沿 加 道输送 逐 步向高 压 （ ． ａ 、 口径 （ １４ ０ ７ ５ＭＰ ） 大 ２ ａ 方 ｒｍ） 向发 展 ， 这对 管 道环 焊 缝 的焊 接 提 出 了
Ｖ ｏ ４ ＮＯ １ Ｌｌ ．
Ｍａ． ０ ｒ ２ ０６
基 于 ＰＣ的 管道 焊 接 机 器 人 的研 究 Ｉ
孙亚玲 曹俊 芳。 金云翔 陈海洋 薛 龙。 邹 勇。
（ 北 京 化 工 大 学 ， 京 １０ ２ ； 中 国石 油 大学 （ 京 ） 北 京 １ ２ ０ ； １ 北 ００９２ 北 ， ０ ２０ ３ 北京石油化工学院装备技术研究所 ， 京 １２１） 北 ０ ６ ７
建设 ， 形成 管道 运输 网” 的发 展 战 略列 入 了 “ 十
五” 发展 规划 口 。未来 １ 内 ， 国将 建 成 ｌ ］ Ｏ年 我 ４
条 油 气输 送 管道 ， 成 “ 形 两纵 、 两横 、 四枢 纽 、 五
１ 焊接机器 人的本体机械 结构设计
根据 焊接 机 器人 的性 能 指 标 要 求 、 作 环 工 境、 受力情 况 等设 计 了其基 本结 构 ， 取 了系统 选
价很 高 ， 以适 应 国 内施 工 单位 的经 济 及技 术 难
条件 。因此 ， 足 于 国 内的 工业 基础 和 技 术 条 立
佳 手段 ， 与铁 路 运输 相 比， 道 运 输 是 运 量 大 、 管
安 全性 更高 、 更经 济 的油气产 品输 送方 式 ， 其建
设 投 资为铁 路 的 １ ２ 运输 成 本 只 有 铁 道 运 输 ／，
工 程质 量和 建设周 期 的关键 工 序＿ 。再 加上 野 ２ ］
外 焊 接环境 十分 恶劣 ， 工劳 动强度 大 ， 术 难 焊 技
度高 ， 因此 ， 工程 上迫 切需 要实 现管 道 的 自动焊
成 品油等 物质 ， 有输量 大 、 离长 、 具 距 安全 性 高 、
成 本低 等 优 点 ， 因此 在 世 界范 围 内得 以迅 速 发
制 稳定 、 敏 。 灵
关 键 词
中图法分类号
ＰＣ ６ ８ ７ Ｉ １Ｆ ７ Ａ；管道 ；焊接 ；机器人
Ｔ ２３ Ｐ ７
管道 运输 是一 种经济 、 全 的运 输方 式 （ 安 它
与 铁路运 输 、 路运 输 、 空 运 输 、 路 运 输 并 公 航 水 称 五大运 输业 ） 可 用 于输 送 水 、 油 、 然 气 、 ， 原 天
移动。 １ １ 行 走小车 ． 它是 由行走 机 构 、 紧机 构 、 丝 机 构 、 夹 送 焊
焊 道焊 接工 艺 的要 求 。对 于 不 同 的 管 壁 厚度 、 坡 Ｉ 角度 、 边 和间 隙大小 ， 能获 得满 意 的焊 ＝ １ 钝 都
缝 成 型和 内部质量 。 Nhomakorabea枪 摆动 、 上下 调 节机 构 组 成 的 。其 整体 结 构 如
摘
要
研究 了一种基 于 ＰＣ的导轨式全位置管道 焊接 机器 人 。该机器人 由机械结构 和控 Ｉ
制系统 两部分组 成。机械结构 实现了小 型化 、 模块化 。控制 系统 采用 Ｐ Ｃ ６ ８ ７ 微处理器 ， 良好 的 Ｉ １ Ｆ ７Ａ 在 人机界 面的提示 下 ， 使用者可以方便地进行操作 在其上位机 中存贮 了关 于焊 接工 艺参 数的 专家系统 ， 便于实 际焊接 时的调用 。同时 给出了具体 的机械设计 、 硬件 及软件 实现方法 。实验结 果表 明该系统控
地 区 ， 消 费市 场 大部 分 在东 南 沿 海 和 中南 部 而
的大 中城 市 等 人 口密 集 地 区 ， 种 产 销市 场 的 这 严 重分 离使 油气产 品的输 送 成为 油气 资源 开发
和利用 的最大 障碍 。管输 是 突破 这一 障碍 的最
计 算 机及程 控技 术 ， 备 庞大 而 复杂 ， 价及 售 设 造