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【干货整理】针对管束环境和石油化工行业特种机器人研究及应用现状

马少爷

编者按:本文转载自微信公众号:马少爷(ID:gh_b3e5b4ea1aa6)

前言:

特种机器人技术是指在非制造业领域,替代人在危险、恶劣环境下作业的各种先进机器人,是辅助完成人类无法完成工作(如空间与深海作业、精密操作、管道内作业等)的关键技术装备。

管束环境下特种机器人研究与应用现状

管束环境下机器人是特种机器人的一种,指在管束狭窄环境中执行检测、清洗和维修等作业的自动化设备。检测工作作业效率低、工期长、劳动强度大,而且检测和清洗作业有一定的危险性。

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管束环境下特种机器人研究方向:

(1)狭小空间内机器人特种机构研究

(2)机器人的模块化技术研究

(3)极大数目管束的运动规划和路径规划技术

(4)多机械臂和多机器人工作协同问题研究

石油化工行业特种焊接机器人技术现状与发展

球罐焊接机器人

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K-BUG 6000型球罐焊接机器人

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GULLCO OSCILLATOR球罐焊接机器人

国外典型的球罐焊接机器人公司有美国BUG-O和A.O.Smith公司,加拿大Servo-robot和GULLCO OSCILLATOR公司,瑞典ESAB公司以及日本的神户制钢。

全位置焊接设备主要由爬行机构、摆动机构、柔性或半柔性轨道等部分组成。

缺点1:需要手动调整焊炬实现焊缝对中,

缺点2:焊接过程中没有摆动,需要手动调整设备的机械,焊接成型质量较差。

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国内一些高校、科研机构也先后开展了球罐全位置焊接机器人的研究,并取得了一定的成绩。北京石油化工学院研究开发了具有自主知识产权的系列化无导轨、有导轨及柔性导轨全位置智能焊接机器人,包括焊接机器人机械机构、机械接触跟踪、焊缝轨迹示教、焊接工艺参数管理系统等。

清华大学潘际銮院士研发了爬行式全位置焊接机器人,见图7,爬行机构采用轮履式结构,可在垂直立面或弯曲面上自主跟踪焊缝,自由爬行,执行全位置焊接操作任务。

管道焊接机器人

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机器人机械本体主要由行走机构、锁紧机构、焊枪横向摆动机构、焊枪高低调整机构和焊枪组件等组成,机器人控制系统以工业PC机作为主控制器,通过CAN总线实现与焊接小车各轴驱动电机、焊接电源等外围设备的接口,通过Ethernet网络接口实现上层监督计算机的通信。

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对陆上重型管道铺设焊接作业需求,研发了重型管道焊接机器人系统如图17所示,单机器人可以同时带动两把双丝共熔池焊枪。

海底管道维修机器人系统

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高压干法水下焊接通过往焊接舱内充入高压气体排除海水,形成干式高压环境后进行海底管道焊接,可以获得高的焊缝质量,是目前海底管道维修中焊接质量最有保证的技术。

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RPRS主要由支持模块和焊接舱组成。焊接舱是进行焊接的机构,是系统的核心,主要由气体循环室、焊接室、旋转室以及静态卡爪组成。焊接舱的外形分为三瓣,可抱紧管道形成焊接密闭空间,舱体左右对称位置设计有两个焊接室,室内安装有焊枪及视觉传感器用以焊接,驱动室位于焊接舱中间提供焊接舱旋转的动力。

北京石油化工学院建造了满足3000米水深范围焊接修复要求的无潜式焊接系统,如图26所示,系统主要由焊接舱、远程控制台、焊接电源、送丝机构、焊接舱开闭系统、惰性保护气供给系统等部分组成,可以开展与无潜式水下管道高压干式焊接技术相关的理论和室内实验研究。

参考文献:

[1]曹文辉,李敏,吕仲光,杭惠民. 管束环境下特种机器人研究与应用现状[J]. 石油化工设备,2011,40(06):55-59.

[2]焦向东,朱加雷. 石油化工行业特种焊接机器人技术现状及发展[J]. 现代焊接,2016,(08):2-6.


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