基于四元數(shù)的汽車焊接機(jī)器人工作站研究.pdf

1、目前用于工業(yè)生產(chǎn)的弧焊機(jī)器人主要采用示教再現(xiàn)的編程方式，這種編程方式已經(jīng)難以滿足中小批量、較為復(fù)雜零件，且對焊接質(zhì)量要求較高的汽車零配件制造的需求。開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用型焊接機(jī)器人工作站，滿足是中小汽車零配件制造企業(yè)的需求，具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值和研究意義。論文主要工作如下:
　　 針對6R串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)求解計(jì)算量大、傳統(tǒng)方法求解困難以及涉及多解和奇異性等問題，在普呂克坐標(biāo)系下描述了剛體運(yùn)動，建立剛體運(yùn)動的四元數(shù)以及對偶四元數(shù)的數(shù)

2、學(xué)模型，進(jìn)一步建立了6R串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型，從而可以方便地求得6R串聯(lián)機(jī)器人8組運(yùn)動學(xué)逆解。隨后，以一種串聯(lián)機(jī)器人為例，采用MATLAB進(jìn)行算法計(jì)算，利用MATLAB/robot toolbox進(jìn)行了結(jié)果驗(yàn)證。與傳統(tǒng)方法相比，采用該方法求解串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)正逆解計(jì)算方法簡潔、通用性強(qiáng)，有利于提高計(jì)算速度以及進(jìn)一步改善計(jì)算機(jī)控制的實(shí)時(shí)性。
　　 針對復(fù)雜焊縫曲線示教困難，并且為了提高整體焊接質(zhì)量，建立了工作站的離線編程數(shù)學(xué)模

3、型。通過繪制工件焊縫的CAD模型，并研究CAD/DXF文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立從焊縫的CAD模型到MATLAB坐標(biāo)信息的數(shù)據(jù)接口，便于從直觀的CAD文件直接轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識別的位置坐標(biāo)信息，從而實(shí)現(xiàn)了離線編程計(jì)算。
　　 根據(jù)焊接工藝需求，建立機(jī)器人與變位機(jī)的解耦算法;根據(jù)工藝需求設(shè)定焊接過程中焊槍姿態(tài)，對冗余自由度（7自由度）系統(tǒng)進(jìn)行軌跡優(yōu)化規(guī)劃，避免冗余系統(tǒng)的多解問題。得到機(jī)器人以及變位機(jī)的運(yùn)動軌跡，并按照機(jī)器人和變位機(jī)的程序規(guī)則