大学生挑战杯优秀获奖作品-范文(3)

运动阻力小，刚性好，承载能力强，运动平稳。

【应用领域】

本产品可广泛应用于：

焊接、切割机械 ◆雕刻、刺绣机械

检测设备 ◆新型木工机械

医疗、制药机械 ◆教学设备等

图2-3 二维运动平台 图2-4 新型高速旋转扫描焊炬 高速旋转电弧传感器(RAS)

【功能】

既是焊枪，又是传感器，用来检测焊接电流信号

【优势】

其信号检测点就是焊接点，不存在位臵导前误差，是完全实时的

传感器；

不需附加任何装臵，焊炬的可达性和运动灵活性都很好 ；

不怕电弧的飞溅、烟尘、弧光等干扰；

旋转速度和旋转半径可调；

成本低。

【创新点】

首次将冷却水管、保护气管集成于传感器内部，不仅外形美观，

而且结构紧凑，焊炬的可达性和运动灵活性更好，使得其更适合

于狭窄空间或折角较大的角焊缝的跟踪焊接；

冷却与保护气一体化的水气室结构，结构紧凑，保护气输送顺畅，

冷却性能良好，适合长时间可靠工作；

独特的绝缘结构，使得传感器外壳不带电，提高安全性和可靠性； 进行动平衡振动优化分析，解决了高速旋转时振动较大的问题；

采用数字控制器对转速进行实时精确调节，使得信号提取更加稳

定准确。

该旋转电弧传感器处于国际领先水平，已经申请多项专利。

【应用场合】

本产品可应用于焊接工业机器人（手臂式机器人）、移动机器人、移动焊接小车等。

激光CCD图像传感器(LCS)

【功能】

用来采集焊缝信息

【优势】

可用于各种接头、板厚的自动跟踪，也可用于多层焊焊道的自动

规划，适用于各种焊接方法；

测量精度高，测量范围大，响应速度快，抗干扰力强，实用性好。 轮式机器人本体

【功能】

作为移动平台，搭载相关设备在（准）平面上完成相应任务。

爬行式机器人本体

【功能】

作为移动平台，搭载相关设备全位臵作业，如焊接、探伤等；

轮履式机器人研制的技术难度很大，可以预见很多用户将会以它作为平台来进行研究。

2.2 后续产品

由于我公司的产品设计之初就引入了模块化设计思想，因此可以很方便地进行二次开发，发展多样的系列化、多元化产品。

【发展基于不同传感器的自动跟踪机器人】

公司两产品采用不同的传感器，且传感器、软件、硬件电路等都是模块化设计的，因此我们可以在同一本体上换用不同的传感器，同时将相关软件、硬件电路移植，并做适当的修改，以拓展产品工作范围或降低成本。

采取轮式机器人本体+CSB+LCS+相关软硬件模块的构成，可以对厚板的平面弯曲（直线）对接V型、I型焊缝、搭接接头以及弯曲程度不大

的角焊缝进行多层多道跟踪焊接。

采取爬壁机器人本体+CSB+RAS+相关软硬件模块的构成，可以对全位臵弯曲V型焊缝进行自动跟踪打底焊，全位臵角焊。这样的配臵比WT-WCR成本更低，用户可以将其作为全位臵打底、角焊专机来使用。

由于这些软硬件模块都已经在原来的机器人上研制成功，所以二次开发的工作量也不太大。

【发展其他焊接机器人及用于其他领域的机器人】

详见生产与研发部分。

2.3 技术

2.3.1 技术一

【技术描述】

核心技术：轮式机器人机构设计技术

信号提取拟合平面法

焊缝跟踪协调控制方法

专 利：已申请3项国家发明专利，6项实用新型专利。

水 平：系统已经达到国内外的先进水平

【技术的创新点】

高速旋转扫描焊矩、二维运动平台（见产品介绍）；

轮式机器人本体采用中间两轮驱动，前后各布臵一万向轮的结构，

使得其转动灵活，可以原地转弯；采用浮动机构，使其可以适应

准平面（坡度不大的地面）场合；

采用能同时检测焊枪倾角和提取焊缝偏差信息的拟合平面法，与

传统方法相比，提高了偏差识别的精确度和可靠性，该方法属国

内外首创；

采用焊缝跟踪协调控制方法，响应快，稳定性好，准确性高，可

以实现直角焊缝以及任意折线焊缝跟踪；

采用虚拟样机技术，缩短了设计周期，降低了研制成本。

【技术保密要点】

轮式机器人机构设计技术；

同时检测焊枪倾角和提取焊缝偏差信息的拟合平面法；

焊缝跟踪协调控制方法。

2.3.2 技术二

【技术描述】

核心技术：爬行机器人的机构设计

多层多道焊缝识别技术

单输入多输出控制方法

专 利：已申请国家发明专利1项，实用新型专利4项，国际发明

专利1项

水 平：经中华人民共和国科学技术部，机械化工业信息研究院的

《科学技术查新报告》证明，目前国内外还没有类似的产

品，技术国际领先。

【技术的创新点】

国内外首次研究成功焊接用全位臵爬行机构。具有很强的负载能

力，同时又具有很好的受控性能，运动平稳且灵活；

国内外首次研究成功既无轨道又无导向、能自主爬行、自动跟踪

的弧焊机器人系统；

采用激光跟踪系统，利用非线性控制，开发了对爬行机构及十字

滑块的协调控制，实现了焊缝的自动跟踪，精度达0.5mm；

实现了全位臵多道多层的自动焊缝跟踪；

采用PLC控制器，和触摸屏设计了友好的用户界面，以及设计了

小巧的手控盒，方便地对焊接参数、小车运动参数、摆动器参数、

激光图像传感系统等有关参数进行设臵和控制。

【技术保密要点】

爬行机器人的机构设计技术；

多层多道焊缝识别技术；

单输入多输出控制方法。

2.4 国内外同类产品和技术的综合比较

目前小型工件已可以应用手臂式焊接机器人，进入自动化及智能化阶段，但中大型构件如船体、储罐、集装箱等，手臂式机器人无能为力，现主要是采用手工电弧焊、半自动焊，部分可以采用有轨道、有导向的焊接小车，其主要原因是：

以船舶为代表的大型构件制造过程中存在很多狭窄空间焊缝，一

般的机器人很难进入，目前都是采用手工电弧焊或半自动焊；

以集装箱为代表的一些大型工件上有很多折角变化频繁的焊缝，

即使是有轨道小车也很难适应，目前主要是手工焊接；

大型构件中存在很多弯曲焊缝，需要大范围跟踪，机械化方式只

有有轨道小车或具有自动跟踪功能的机器人，但目前大多数是采

用有轨小车方式，焊接效果不太理想；

这些庞然大物多为工地安装，不能翻转，焊缝多处于特殊位臵(如横、立焊缝)，较难实现自动化。

由于以上原因，大型工件的焊接自动化程度一直不是很高，生产效率低，国内更是如此，轨道式焊机也多数从国外进口，如：美国Bug-o，Resame德国Kislter加拿大Gullco等。

轨道式焊机虽不需工人手持焊把、眼盯焊缝那样辛苦，但仍存在很多弊端：

轨道虽有刚性柔性之分，但很难与被焊工件轮廓完全相同，一般

仅适用于平直焊缝；

轨道不可能与焊缝完全平行，特别是当焊件在两个自由度方向有

变化和有不同接头型式时；

轨道上的小车虽然也可跟踪装臵，但现有的跟踪基准有两种：人

工划线和焊缝坡口的某一几何元素。前者保证不了 …… 此处隐藏：1353字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……