李生保，乌日图，谢振平，康俊峰，杜宏旺

（1.内蒙古工业大学 机械学院，呼和浩特 010051；2.哈尔滨工程大学 自动化学院，哈尔滨 150001）

0 引言

管道对接是管道铺设过程中一个重要的工序，它广泛应用于的油气、天然气输送管道等需要两管对接的行业。鉴于现在大直径管道焊接绝大多数还是采用传统的手工焊接，工作效率低，工作进度慢，对人身伤害大，进而设计一种适合大直径、全位置的焊接机器人对大直径管道铺设具有代表性的意义[1～3]。

1 焊接机器人组成介绍

焊接机器人采用了移动小车式，具有结构简单、便于携带、灵活性好等特点，其三维实体模型如图1所示，具有3个运动机构，分别是周向旋转机构、轴向摆动机构和径向伸缩机构。

图1 焊接机器人结构

周向旋转机构主要由车体、钢带型轨道、主动链轮、链条和张紧机构等组成。周向旋转机构采用齿轮链条机构，电机驱动主动齿轮旋转，齿轮带动链条，链条和钢带的摩擦力促使小车绕驱动方向的反方向运动。这里的链条的外链板具有齿锯，从而增加了链条和钢带的摩擦度。

轴向摆动机构主要由滚珠丝杠、直线导轨、支架等组成。轴向摆动机构采用的是滚珠丝杠—直线导轨机构传动机构，电机驱动滚珠丝杆，丝杆带动丝母在直线导轨上沿轴向来回摆动。

径向伸缩机构就是焊枪调整架的一部分，主要由齿轮、齿条、支架等组成。当电机驱动齿轮，齿轮带动齿条径向升降。

2 焊接机器人的结构设计

2.1 周向旋转机构

周向旋转机构是实现大管径、全位置焊接，以及便于装卸的关键内容。……