1. 研究目的与意义（文献综述）

目前，由于城市化的快速进行，国内高层建筑的发展迅速。但是由于自动化的不足，很多地方依然采用手工电弧焊。在现场焊接条件下，手工电弧焊存在劳动强度大、生产效率低，焊缝质量不稳定等诸多问题。利用机器人多层多道焊可以提高效率、优化质量、改善劳动条件^[1]。中厚板高强度钢自动化焊接工艺是优选的解决方案，而中厚板焊接工艺设计中重要内容之一即是焊道规划设计。关于焊道规划设计。国内外都进行了大量的研究。李慨等人提出了一种可用于机器人焊接大型V形焊接接头多道焊填充策略^[2]。通过分析各种焊道截面形状，给出V形接头第一层敷设一道焊道，由第二层开始每增加一层也相应增加一到焊道的敷设方法；该填充策略具有个焊道截面积相等、所以焊道的焊接参数均相同、规划简单级适应性强的优点。实验表明，应用这种填充策略可保证大型焊接接头的焊接质量。唐新华等人采用自动离线编程技术^[3]，将包含焊缝轨迹的程序定义为一个宏存于库中，可以明显提高编程的效率，在生成焊接路径的同时仿真出填充的效果图。哈工大的孙立新等人在对大接头焊缝填充策略中采用等截面积的填充策略^[4]。该策略克服了焊接参数频繁变化、焊接质量不易保证的缺点。张华军等人针对高强度厚板钢进行了双面双弧焊的研究^[5]，该研究在SolidWorks二次开发系统上发出针对厚板焊多层多道焊接路径规划模块，以解决多层多道焊自动路径规划的关键技术。采用等面积型、等高型和自定义型三个方式，通过坡口模型，根据各层各道的相关焊接参数以及用户自定义的层数和道数，自动确定每道标签点的位置和姿态，实现不同焊接参数多层多道焊的焊道的排布，并确定出不同焊道焊枪行走的位姿和摆幅。欧志辉等人针对多层多道焊标准与非标准打底焊缝及各道填充焊缝在激光辅助视觉下的图像信息,提出了一种基于距离滤波的图像处理算法来快速、准确识别出焊缝特征点^[6]。W.P.Gu提出了再自动化过程中，厚板的多层多道焊尤为重要，并且就此进行研究^[7]。Jibrin Sule等人对多层多道焊的残余应力进行了研究与实验^[8]，并提出了优化方案，此方案可降低因参数变化而产生的焊接应力。对于路径规划的模拟方面，加拿大公司开发出WorkSpace^[9]，这种软件能进行几何建模、自动编程等功能。杨光远在已有的基于SolidWorks离线编程系统的基础上扩展一个针对多层多道焊接路径规划的模块，实现多层多道焊的离线规划^[10]。曹林攀研究了各工艺参数对焊道成型的影响，并通过对RobotStudio二次开发研究，设计了焊接工艺规划模块^[11]。张洵研究了变间隙多层多道焊的工艺规划^[12]。危文灏则利用MATLAB实现对路径规划的算法^[13]。杨乘东，张广军等人也对焊道规划有较多的研究^[14,15]。通过对比之前的研究，本文致力于确定填充策略，选择合适的软件实现路径规划的算法，为机器人离线编程提供数据支持。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容及目标

大型厚板结构件一般具有相对简单的接头形式。本文以v型坡口为例。在等高型，等截面积型，自定义型这三种焊道截面的规划中，本文选择等高型进行焊道规划。因为实际焊缝较为复杂，所以对坡口以及焊缝进行简化。在实际厚板坡口中，垂直于焊道的截面近视同一形状，所以在整条立体焊缝的多层多道焊接路径在此截面中的分布也是一致的。可以通过在焊道垂直截面上的规划实现多层多道焊接的路径规划。研究焊接参数与焊缝截面积的关系，预测焊缝截面积，通过焊缝截面积这一关键参数，推导出各参数及特征点。从而开发出可供离线编程的算法。

2.2 技术方案

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究资料，确定技术方案，并完成开题报告；

第4－6周：熟悉软件工具，建立研究数字模型；

第7－11周：使用软件工具进行中厚板焊道规划设计与模拟；

4. 参考文献（12篇以上）

1 liu y，zhao j，lu z y，et al.pose planning for the end-effector of robot in the welding of intersecting pipes[j].chinese journal of mechanical engineering，2011，24(2):264-270

2 李慨，戴士杰，孙立新，岳宏.机器人焊接大型接头多道焊填充策略。焊接学报.2001,22(2):46

3 唐新华，paul drews.机器人三维可视化离线编程和仿真系统.焊接学报.2005,26(2):64-68