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1、真空容器的组装和维修的部门间的焊接机器人设计摘要下一步聚变装置需要现场（现场焊接）连接的厚壁真空容器的结构和真空的完整性。EFDA （欧洲聚变发展协议）支持研发方案探讨真空容器的装配过程，进行切割、远程部门更换重新焊接和检验，形成整个 VV /毯的研究努力的一部分。为了指导过程的末端沿焊缝区，轨道安装的交叉焊接机器人（IWR）在一个模拟的真空容器的区域已被设计和介绍。轨道式仿生型机器人提供六轴的运动，在高载荷机器人的重量比有限的工作包络。减少压力局部真空的解决方案是安装短，轻量的段螺栓连接到彼此和容器壁。采用特殊设计的末端效应器可安装各种工艺头。减少供应和界面问题的独立的原型，其运动控制和电子
2、系统将嵌入局部。激光扫描相机形成的焊缝跟踪能力，以弥补铁路和焊缝偏差。2000 由 Elsevier 科学有限公司出版1。景区简介IWR 将参与反应堆的建设和维护的关键系统。由于它将开展和敌对的辐射环境中，它被称为工作的各项任务，一个远程处理系统的使用是强制性的 r-eliable。可以预期的是，此系统可用于 ITER 建设再升级远程能力，通过喷射前维护和远程处理活动成功地用于采购策略。此设计概念的基线，而不是每个候选过程实验室获得自己的运输系统，独立进行的各种过程的末端，可通过把各种不同的网站，专门处理工作正在进行。这个问题和费用由实验室在开发规格 ialised 机器人或进行远距离在模拟现
3、场工作因此 Remo VED。本此设计用于在高 2 米的模型外，vv 的部分，包括两个端口，如图 1 所示，但也可通过广泛，丁轨道系统，覆盖整个 VV 场联合区。也让未来的扩展语音遥控机在日后的使用中有抗辐射成分的书。研究了马德在欧洲行业建立国家的艺术，包括欧盟资助的项目 robotool 1,2，信息交互。Along the seam Perpendicular to theseamRange Whole seam 250 mmAbsolute precision 90.5 mm 901 mmResolution 0.2 mm 0.04 mmMaximum speed 3000 mm:min
4、 100 mm:minMinimum speed 10 mm:min 1 mm:minAcceleration 50 mm:s2 50mm:s2Trolley torque 2500 Nm 2500NmcapacityTrolley load 4 tonne 4tonnecapacityRepeatability 90.25 mm 90.05 mmPayload capacity 300 kg 300 kg2。此系统的设计2。1。机器人设计随着体重和 1 米的长度不超过 250公斤，每一个模块，IWR 可以被容易地组装在容器和支持的最大项目单一过程头预期当地的电子束源在150 公斤，而磨削力提
5、供最大的有效载荷。精密消隙公差（0.1 毫米）是由弹簧支承和驱动安排方式实现。此设计的规格如表 1 所示，它的概念图 2 的设计。末端和工件之间的正确的角度保持在所有预期的凹形弯曲半径为 500 毫米，锐 120凸特征在港口的位置。双 V 型导轨是独立的由直线和简单的半径曲线元素约f-ollow 煤层具有 “拼板 ”允许访问超过 VV 墙。的安装与轨道固定到一个强大的支持这个组件和真空室之间，可调节的支架进行。焊缝跟踪机器人的智能补偿的理想路径偏差。IWR 汽车导向轮安装在一个忌允许半径车削和它是由齿轮齿条驱动系统。L 型支架移斯图尔特平台的支持（所谓的发明和使用后原本因为飞行模拟器）或昆虫的
6、单位后，末端执行器中心可能位于忌车轮和减少偏差角之间。六足的显著的高强度的特性已被以前的一些研究和逆运动学控制的主题是已知 3 。实时对这些算法的分辨率可能需要一些更多的最佳分析在前述几何但速度响应要求不严重。长达 102 毫巴真空电子束枪的要求是由 2mm 厚的不锈钢管像裹尸布是独立的，独立的，能够不干扰删除满意。裹尸布是足够轻（38 kgper 元）如果构建不同形状的薄壁部分，每个约 0.5 米长，2m 直径、螺栓连接在一起，VV 壁形成较长的部分。有没有滑动密封系统中，真空度可readilymaintained。theshroudwillalsoprotectthe ITER 机过程污染
7、物asoils，切屑和焊接/切割烟尘。使用通讯商用，以备件长期可用性良好的预期建立的组件是强制性的。欧洲空间局的标准，用于软件保障系统和人员安全。马 nuals 维护基于功能确定维修系统（FIMS）。2。2。包括进程和服务下面的过程是目前所设想的。其他人，包括 TIG 焊接，可能是后来添加的。？局部真空电子束焊接（UKAEA，TWI）。？NdYAG 激光焊接（ 7 千瓦）的根和填写通（CEA，阿尔克伊+ VTT，lapeenranta ）。？NdYAG 激光切割（ CEA，阿尔克伊）。？等离子弧切割高达 100 千瓦（IWT，汉诺威）。？超声传感器（CEA 萨克莱）。？焊接头用研磨头。服务将被
8、引导到手推车的鼓，也在真空外壳内，以避免从滑动密封泄漏。使用数据复用设备，一个 55毫米直径的束是足以包含服务的管道和电线下面：？光学、工艺头等冷却水；？电子束直流 100 伏（电子束）枪；？200 V 电源线与水冷 DC-600 等离子弧切割；？三相单相电力电力；？射频电压高/低可能的 TIG 焊电源线；？焊接和等离子弧切割的冷却和保护气体；？光纤的 NdYAG 激光功率；？电视观看的光纤；？光纤熔融金属直接观看分光镜；？传感器检测电路；？光纤/线路/转速/独立电机刹车；？焊接填充焊丝进料系统的布线。2。3。控制系统硬件尽可能多的语音控制电子嵌入在车辆因为它：？降低开发成本；？防止电磁干扰的
9、相关问题；？减少脐带问题；？避免干扰的语音从末端执行器的操作。？所有独立的控制子系统之间通过一个确定的快速串行链接这：？确保子系统之间的同步；？每个子系统可以开发作为一个独立的组件；？避免硬件兼容性问题；？末端加/交换不需要独立的改性。IWR 控制室设备由无电气柜两台式电脑。数据传输采用光纤串行协议（Profibus-DP 现场总线，CAN 总线，）。子系统的同步是可能的智力部分内进行独立的载体和工具模块。此外，能够灵活不同工艺控制系统的接口。2。4。控制系统软件模块化的架构是使用允许单独开发新的功能实现或其他改进，并导致可扩展性和可重用的模块。强大的算法可以用来识别和丢弃 inapprop地
10、命令或传感器测量。逆运动学模块 include-s 传感器的数据处理能力，为了弥补应力和热效应。一旦测试运行，该软件只允许通过一个特定的升级程序修改。男人人机界面软件，基于 Windows NT 平台，将人性化与教重复和全三维图形仿真支持。控制系统和人机界面的硬件/软件经验的射流，增强型场效应晶体管（欧洲聚变工程技术）和相关的实验室包括 en-ea Brasimone 已协调语音控制的概念，特别注意选择控制接口控制硬件/软件的标准是非常昂贵的，未定义。其中一个目标是分析和建议的标准数据交换媒介（VME 总线、CPCI 总线，PROFIBUS DP）和实时操作系统（RTOS）允许独立开发设备和后
11、来的互连使用预定义的传输协议。2。5。传感器和智能设备此要求的焊缝跟踪提供位置和轨迹数据精度高质量视觉系统 0.05 毫米。它包括一个基于激光的测量方法“拼板”插入地区以提供准确的加工数据。基于旅游单位负载传感器监测磨削力，也作为在碰撞或干扰的情况下安全切断。负载细胞测量足腿力和熔池从专门的过滤红 CCD摄像机监测的传感器的测量数据输入到整体的位置控制和人机软件。轨迹位置校正和绝对操作检查是一个关键的功能和精确的激光在易学系统部署和目标定位提供参考。3。建设方案第一阶段（完成）包括：？对加工头要求的思考；？可能的机械和电气/控制系统的艺术调查的状态；？可能的 ITER 装配方法及其在技术经济可
12、行性的焊接问题，效果评价；？概念设计和功能设计要求生产此；？对于独立基础单元的机械和电气系统的概念设计，恩德 ffectors 和模型；？有限元分析覆盖此系统刚度/强度和固有频率；？完成详细设计描述为独立的所有组件和模型；？对投标文件的详细的采购规范和调用的制备。第二阶段，预计将于今年年底（1999），包括招标的作用与此采购是由年年中 EDA 扩展 en-d 完成。4。结论技术和知识是可满足此机器人的挑战。将此完全是一个通用的工具，可以用在任何的预测下一步的设备。技术的发展和工业的研究正在实施验证适用于 ITER 设计。鉴于所需批准的装置应可于 2 年。工具书类 1 琼斯 et al.，切割和焊接方法的发展为厚壁不锈钢支架和外壳结构的 ITER。触发。融合技术研讨会，马赛（1998）。 2 大 内等人， ITER EDA 在欧洲屏蔽包层研发取得的主要成就，以及未来下一步机的相关。isfnt-5。【3】G. leberty，等人，和斯图尔特平台玛尼机器人控制机器人系统动力学分析 J.。10（5）（1995）629 - 655。
