为提高铁轨S型支脚焊接质量与生产效率,设计了一种基于安川弧焊机器人的焊接工作站。首先,根据铁轨支脚焊接特性及安全防护等功能需求,确定了基于安川MA2010弧焊机器人与双工位单轴变位机的焊接工作站总体方案;基于“六点定位”原理设计了夹具系统机械结构,并完成气缸选型设计;采用MOTOSIM运动仿真软件,进行夹具系统焊接过程运动仿真与干涉性分析,验证焊接方案的可行性;利用拓扑优化理论对夹具体进行轻量化优化设计,优化后夹具体质量比优化前减少了21.76%;结合夹具系统定位及夹紧的功能需求,基于Device Net扩展基板进行控制系统设计,实现了对夹具系统的远程控制。最后,制定了焊接正交试验方案,完成焊接工艺参数优化与焊接性能试验。试验结果表明,该焊接工作站能满足S型支脚焊接需求,可为板材类工件的机器人自动焊接系统设计提供参考。

选择性激光熔融技术(SLM)是增材制造中重要的手段之一,对于传统成形方式中结构复杂,无法直接加工,需求量小的金属零部件,SLM技术具有明显优势。但是成形零件的表面有较多黏附颗粒及气孔等缺陷,这些缺陷导致了零件表面质量较差,从而制约了SLM技术的推广。因此,针对表面质量较差这一问题,使用射流电解加工技术对工件表面进行修整。该研究以SLM制备的316L不锈钢作为材料,以电流密度、加工时间、电解液温度三种工艺参数作为变量,以加工后的样件表面粗糙度及材料去除量作为响应指标。分析了工艺参数组合对射流电解修整SLM不锈钢材料这一工艺过程的影响,并在Design-Expert中建立了工艺参数与响应指标间的数学多项式方程。经分析后优化得出了五组工艺参数组合,对应不同加工后表面粗糙度,分别为(2~6)μm,并通过实际加工验证了粗糙度与材料去除量的...

为提高重载物流AGV机器人的路面适应能力,设计适合物流仓储车间的AGV移动系统。为该系统构建纵臂式独立悬架,具有调节机构以改变减振器角度和纵臂长度。基于简化的悬架系统支架模型,进行静力学特性分析;构建以支架不同尺寸参数为变量,以结构质量为目标函数,以最大变形量和最大等效应力为约束条件的优化数学模型,采用受控精英多目标遗传算法对设计变量进行优化。校核优化后结构强度和刚度满足使用要求,证明了结构优化的合理性,实现了构件精益制造,提高了材料的利用率。

轻质大型反射镜的制造是大型光学系统必须要解决的关键技术之一.采用计算机控制的钻铣法可以获得更高轻量化程度及几何精度的镜坯,并能得到较高的加工效率.在大量工艺设计与实验的基础上,现已完成了一些高精度轻质反射镜镜坯加工以及镜面抛光工作.结果表明,此方法可达到70%左右的减重率,并且可以加工出较高精度的反射镜.

研制某卡塞格林光学系统的关键技术之一是通光口径超过1000mm的轻质抛物面主反射镜.该反射镜相对口径为1/2,减重率为65%,是目前国内最大口径的轻质非球面反射镜.成功地解决了大口径轻质镜坯的制造和大口径轻质非球面镜的加工与检测方面的难题.通过对高比刚度轻质镜的设计和进行CAD工程分析以及选用合理的光学材料,采用计算机控制的数控钻铣技术制造出了反射镜镜坯.在经典光学加工技术的基础上,摸索到了针对大口径轻质镜的支撑、加工与检测方面的技术.检测结果表明,该反射镜的研制达到了各项设计指标,其面形精度的均方根值RMS=0.029λ(λ=633nm).

基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计一种零耦合度且具有符号式位置正解的两平移一转动并联机器人机构,分析计算机构的方位特征集、自由度以及耦合度等拓扑特性。利用机构支链运动副布置的特点建立运动学方程,计算出正运动学和逆运动学的位置解析式,通过一组算例验证计算结果可靠性。研究机构的奇异性并给出正解奇异和逆解奇异的产生条件。分析机构的工作空间,以给定的工作空间作为约束条件,建立实际工作空间最小化的优化

以空间三平移并联机构作为研究对象,根据方位特征集设计理论和方法,设计一种运动解耦、结构对称、运动副简单、工作空间大的空间纯移动并联机器人机构,通过拓扑结构特性分析证明机构具有空间三维移动的运动特性,并建立运动学方程模型,推导得到运动学正逆解以及雅克比矩阵;在此基础上分析机构奇异性、操作空间、灵巧度等性能指标,以工作空间最大化的实际需求作为数学优化模型,选择萤火虫算法进行优化设计,通过优化后的结构参数尺寸进行算例

针对目前油品装车过程中人工引导鹤管对接存在定位精度低、制约生产效率、安全隐患等问题,提出一种基于机器视觉定位的自动鹤管系统。在传统鹤管基础上对关节进行了自动化改造,并设计了平衡机构以协调外臂和垂管的重力;基于简化的鹤管系统三维模型,进行静力学特性分析;建立自动鹤管运动学模型,并进行工作空间分析及轨迹规划;采用机器视觉技术完成了槽车罐口识别与定位程序设计。图像仿真定位实验结果表明视觉系统定位误差在8 mm以内,能够较

针对模块化六自由度轻载搬运机器人的结构特点,利用Solid Works三维设计软件绘制了机器人的三维模型。采用拉格朗日法建立了机器人的动力学模型并进行动力学分析。基于ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型并进行动力学仿真,得到了转动关节的力矩曲线。基于MATLAB软件对动力学方程进行了数值分析并绘制力矩曲线,其理论分析结果与ADAMS的仿真结果一致,验证了理论计算的正确性和机械结构设计的合理性,为继续优化机器人结构设计和控制系统设计奠定了基础。

根据生产需求，对法兰盘状零件的孔加工进行自动化改造，控制系统选用西门子S7-300 PLC，驱动部分采用液压系统，使用调速阀和5个二位二通阀组成一种数字阀用于刀具进给精确控制，实现多速度工进，解决生产实际问题。