1.1目的及意义

随着清洁能源需求的不断增加，我国石油天然气管道的里程数在不断增加。管道建设用的钢管强度水平、管径、壁厚和输送压力都在逐渐增大，因而对环焊缝质量和焊接施工技术有了更高的要求。然而管道人工焊接的成本越来越高，且焊接质量没有保证，因此研发智能焊接设备势在必行。管道全位置自动焊接以其焊接质量好、焊接效率高、劳动强度低、操作简单、焊接工艺管控容易等优点，得到了国内外管道业主的一致认可。国外欧美发达国家的长输管道建设均以自动焊接为主，中国的长输管道建设已经开始从自保护药芯焊丝半自动焊为主向自动焊焊接为主的方向转变。此次论文即通过智能焊接装置模拟人工手动方式，根据焊接位置实时控制焊枪的水平、垂直、摇摆等方向的运行行程、速度等。

1.2全位置管道焊接机器人的研究现状

管道焊接机器人大致可以分为固定式和移动式。固定式管道焊接机器人采用管道绕装夹中心轴线旋转，焊枪固定不动的方式对管道施焊；移动式管道焊接机器人采用管道固定不动，焊接小车绕管道外壁做圆周运动对管道施焊。

1.2.1国外管道全位置焊接机器人的研究现状

由于管道可有效避开地面运输，隐蔽性好，并且工作效率高、投资成本低，曾在战争期间应用于石油能源的运输。此后，管道建设进入了一个崭新的时期，以产油大国著称的俄罗斯、美国在管道建设方面一直独占鳌头。在野外作业工作过程中，自动化焊接对工人的技术要求较低、焊接劳动强度小、自动化程度高、焊接效率高、焊接质量好，并且在一些恶劣环境中，在工人无法焊接的情况下，自动化焊接可以较好的完成焊接任务，因此全位置管道焊接机器人在国外发达国家管道焊接中得到了广泛的应用。

世界上，对管道全位置自动焊接设备研究较为成熟的机构主要有美国的CRC公司、德国VIETZ公司、美国MAGNATECH公司、荷兰VERAWELD公司等。按照有无轨道可以将全位置焊接机器人分为有轨式和无轨式。美国的自动焊接技术一直处于世界领先的位置。如美国的P260、M300C和处于世界领先位置的双焊炬焊接机P600，均采用有轨式焊接，齿轮驱动，焊接小车运动平稳，速度可以调控。巴西学者及其焊接实验室研制的一种链式传动全位置自动焊接机器人。这种机器人结构较大，对两侧管道的安装同心度要求较高，链传动过程中振动较大，为了获得良好的运动稳定性，对链条的强度和硬度的要求很高。

1.2.2国内管道全位置焊接机器人的研究现状

中国管道焊接机在数量和质量方面与上述发达国家均有很大的差距，而且长期停滞于手工焊接、半自动焊水平上。近年来逐渐展开了对全自动焊接机的研究上，由于国外技术封锁和中国科技水平的不足，给全自动焊接机的研制带来了很大的不便。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究目标