管道焊接机器人：基于机器人技术与人工神经网络的创新设计与仿真研究

本文主要探讨了工业机器人在管道环缝焊接领域的应用，针对当前我国自动化管道焊接设备主要由欧美发达国家主导的现状，作者提出了研发一种专用的圆形管道焊接机器人的创新思路。研究的核心内容围绕以下几个方面展开： 1. **技术背景与目标**： 随着工业化进程的发展，管道焊接的质量直接关乎管道系统的安全性和使用寿命。因此，将机器人技术引入这一领域具有重要意义，旨在打破技术垄断，提升国产管道焊接装备的技术水平。 2. **研究对象与方法**： 该论文选择了圆形管道作为研究对象，采用了机器人技术、人工神经网络理论、计算机仿真技术和虚拟现实技术进行深入研究。具体来说，机器人设计为五自由度串联型，包括一个移动关节和四个转动关节，使用了RV减速器和谐波减速器来提高传动效率，确保小型机构实现大范围的精确运动。 3. **机械结构与参数**： 研究者依据焊接工艺的需求，详细设计了机器人的尺寸参数，并选用适当的部件如交流伺服电机驱动各关节。Pro/E软件被用于建立机器人的三维模型，辅助选择合适的减速器（RV减速器和谐波减速器）及电机型号。 4. **运动学与控制**： 文章深入研究了机器人的运动学特性，推导出运动学方程和正解公式，借助人工神经网络解决了机器人运动学逆解问题，实现了对机器人运动轨迹的精确控制。同时，通过运动学避障研究，确保机器人在工作过程中能够避开障碍物。 5. **仿真与验证**： 利用ADAMS软件进行运动学仿真，仿真结果表明，设计的圆形管道焊接机器人在性能上达到了预期的设计要求，证明了其在实际应用中的可行性。 6. **关键词**： 关键词揭示了论文的核心内容，包括“管道焊接机器人”、“人工神经网络”以及可能的“自动化技术”和“管道工程”。 本文通过结合机器人技术与先进控制理论，为解决我国管道焊接自动化难题提供了一种创新的解决方案，对于推动国内管道焊接工艺的升级和国产化具有积极意义。