畢業設計說明書（**）中文摘要
畢業設計說明書（**）外文摘要
1 緒論
1.1 選題的依據及意義
這裡介紹該課題的選題背景，以及完成該課題的意義。
1.1.1 選題的依據
針對貨櫃波紋板焊接自動化水平低的現狀：目前用於焊接貨櫃側板與頂側梁、底側梁的自動焊專機，由於在焊接過程中，焊槍不能隨波形的變化調整與焊槍速度的夾角（焊接工藝引數也未有變化），如圖1.1所示，在直線段與在波內斜邊段，焊接速度方向恒為水平向右，而焊槍與焊縫保持垂直，故焊槍與焊接速度的夾角不能保持恆定，直接導致在直線段的焊縫成形與在波內斜邊段的焊縫成形不能保持一致，進而導致在直線段焊接與在波內斜邊段焊接的焊縫的質量不一樣，進而制約貨櫃的生產質量[1]。
圖1.1 貨櫃波紋板示意圖
1.1.2 選題的意義
通過完成該課題，即設計出貨櫃波紋板三自由度焊接機械人及對其進行運動學分析，能夠解決在焊接過程中焊槍不能隨波形的變化調整與焊槍速度的夾角這個問題，使得在直線段與在波內斜邊段焊接時，焊槍與焊縫都保持垂直，相對於焊縫的焊接速度都恒為同一速度，進而能夠提高在直線段與在波內斜邊段的焊縫成形的一致性，提高貨櫃的生產質量。
1.2 研究現狀及發展趨勢
這裡的研究現狀及發展趨勢包括三個方面：前面也提到這裡的貨櫃波紋板三自由度焊接機械人（為移動焊接機械人）是為提高焊接自動化水平的，故這裡為移動焊接機械人的研究現狀及發展趨勢；關於結構設計方面的研究現狀及發展趨勢；關於運動學分析的常用方法[5]。
1.2.1 移動焊接機械人的研究現狀及發展趨勢
這裡所設計的移動機械人為有軌移動焊接機械人，只是現有的移動焊接機械人技術在貨櫃波紋板焊接中的應用，是該領域的焊接自動化水平低的緣故，而當前的移動焊接機械人技術有相當的發展。
隨著工業水平的發展,重要的大型焊接結構件的應用越來越多,其中大量的焊接工作必須在現場作業,如大型艦船艙體、甲板的焊接、大型球罐(儲罐)的焊接等。而這些焊接場合下，焊接機械人要適應焊縫的變化，才能做到提高焊接自動化的水平。無疑,將機械人技術和焊縫跟蹤技術結合將有效地解決大型結構件野外作業的自動化焊接難題。
當前國內外在移動焊接機械人方向研製的幾個典型移動焊接機械人如下：
(1) 南韓pukyong國立大學的kam b o 等研製的艙體格仔形構件焊接移動機械人
這種機械人能夠在人比較難以達到的狹窄空間自主地實現焊接過程,能夠自動尋找焊縫的起始點。在遇到格仔框架的拐角焊縫時,在保證焊接速度不變且焊炬準確對準焊縫的情況下,能夠自動調整機械人本體和十字滑塊的位置[4]。
(2) 日本慶應大學學者 suga 等為平面薄板焊接研製的自主性移動焊接機械人
該機械人能夠直線前進,還可以利用兩個輪的差速控制小車的轉彎,它裝焊槍的臂可以伸縮，可以檢測焊縫的位置並精確的識別焊縫的形狀,如是直線焊縫、曲線焊縫、還是折線焊縫等[5]。
(3) 日本慶應大學學者 suga 等研製了管道焊接自主移動機械人
該機械人可以沿著管道移動 ,根據 ccd 攝取的圖象資訊,在焊前可以自動尋找並識別焊縫,然後使機械人本體沿管道方向移動達到正確的焊接位置[5]。
(4) 清華大學機械工程系與北京石油化工學院裝備技術研究所聯合研製的球罐磁吸附輪式移動焊接機械人
該機械人的焊炬跟蹤精度可達±0.5mm,能夠滿足實際工程應用[3]。
(5) 上海交通大學研製的具有自尋跡功能的焊接移動機械人
該機械人在焊前,小車能夠自動尋找焊縫並經過軌跡推算後自動調整小車本體和焊炬的位姿到待焊狀態；在焊接過程中能夠進行橫向大範圍的實時焊縫跟蹤[8]。
當前絕大多數移動焊接機械人還能焊縫跟蹤,焊前必須通過人為的方式,把機械人放到坡口附近合適的位置,並且通過手動將機械人本體、十字滑塊等調整到合適的待焊狀態 ,也就是說機械人的自主性還很低,基本上還不具有自主的運動規劃能力。
未來的發展趨勢為三個方面：選擇視覺感測器來進行感測跟蹤，因為與圖象處理方面相關的技術得到發展；採用多感測資訊融合技術以面對更為複雜的焊接任務；由於控制技術由經典控制到向智慧型控制技術的發展，這也將是移動焊接機械人的控制所採用。
1.2.2 焊接機械人機構設計的研究現狀及發展趨勢
在當前，機械人的機構設計絕大部分還是採用依據具體的情況來設計專用焊接機械人，稱之為固定結構的傳統機械人，其運動特性使特定機械人僅能適應一定的範圍,不利於機械人的發展。解決這一問題的方法就是利用關節模組和連桿模組,根據具體的要求開發可重構機械人系統。下面為當前一些人所做的研究：
(1) benhabib等人建立的機械人庫,將模組分成模組單元聯結器、連桿模組、主關節模組和末端關節模組四類[13]；
(2) 2023年danielarus等提出了一種由晶體結構「分子」組成的可自重構機械人系統[13]；
(3) 上海交通大學的費燕瓊和瀋陽航空工業學院的張艷麗等對模組化機械人的構形設計進行了研究[13]。
1.2.3 運動學分析的常用方法
機械人逆運動學問題在機械人運動學、動力學及控制中占有非常重要的地位，直接影響著控制的快速性與準確性。逆運動學問題就是根據已知的末端執行器的位姿(位置和姿態)，求解相應的關節變數。
目前機械人運動學逆解方法有三種：
(1) 以手臂的精確的幾何模型為前提研究求解運動學方程的方法（幾何法）。
該法只能用於特定結構的機械人。
(2) 通常在假設機械人的雅可比矩陣已知的前提下，利用其逆矩陣來求解逆運動學（齊次變換法）。
(3) 智慧型求解方法。
該方法典型的有：基於學習的演算法和神經網路演算法；基於擴散方程的學習演算法。
1.3 本課題的研究設計內容及方法
本課題所涉及的內容主要是兩塊，分別為關於貨櫃波紋板三自由度焊接機械人機構的運動學分析，該機械人車體結構的設計。
1.3.1 三自由度焊接機械人機構運動學分析
(1) 機構方案
根據實際的貨櫃波紋板的焊接條件，我們採用三個運動關節的機械人：左右平移的焊接機械人本體1、上下平移的十字滑塊2和做擺動運動的末端效應器3（如圖1.2）。
圖 1.2 三自由度焊接機械人關節模型（俯檢視）
貨櫃 又稱貨櫃 的種類
貨櫃 又稱貨櫃 的種類 1 按規格尺寸分 目前，國際上通常使用的幹貨櫃 drycontainer 有 外尺寸為20英呎x8英呎x8英呎6寸，簡稱20尺貨櫃 40英呎x8英呎x8英呎6寸，簡稱40尺貨櫃 及近年較多使用的40英呎x8英呎x9英呎6寸，簡稱40尺高櫃。20尺櫃 內容積為5.69公尺x2....
貨櫃運輸管理
貨櫃運輸管理 課程試卷 一 一 名詞解釋 4 4分,共16分 1 提單 提單是指用以證明海上貨物運輸合同和貨物已經由承運人接收或者裝船，以及承運人保證據以交付貨物的單證 2 配載圖 配載圖是貨櫃碼頭根據船公司或船代的預配圖，並按照船舶既定的技術規範和碼頭作業特點而編制的航次出口箱在船上的具體船箱位的...
貨櫃運輸管理
第一節貨櫃運輸資訊管理 貨櫃運輸是一種新型的運輸方式，它不僅體現在規模龐大的貨櫃船隊，鉅額投資的現代化貨櫃碼頭和形形色色的新型貨櫃專用機械上，而且更主要地反映在情報資訊的傳遞 交流 儲存和處理的現代化系統管理上。只有先進的裝置是不夠的，還需要有先進的科學化管理，如果沒有先進的科學管理手段，先進的裝置...