焊接機器人與變位機的協(xié)調運動規(guī)劃.pdf

1、焊接在實際的產(chǎn)品制造中占據(jù)重要的地位，工業(yè)產(chǎn)品的品質很大程度上都依賴于焊接的優(yōu)劣。焊接機器人系統(tǒng)能夠提高焊接生產(chǎn)的效率，降低人力成本，獲得更加優(yōu)異的焊縫質量，從而愈加廣泛的應用在工業(yè)生產(chǎn)中。
　　本文基于6自由度非正交偏置串聯(lián)機器人和2軸俯仰變位機，搭建了一個完整的實驗系統(tǒng)。考慮到管板接頭焊縫，相貫線焊縫，螺旋線焊縫為工業(yè)生產(chǎn)中常見的曲線焊縫，本文將它們作為主要的實驗對象，并給出了焊點在待焊工件空間下的位置和姿態(tài)的求解方法，同時建

2、立了表征焊槍姿態(tài)的坐標系。對于非正交偏置串聯(lián)機器人，綜合應用幾何法和旋量法研究了機器人的逆運動學問題，并根據(jù)關節(jié)位移最小的原則，找到了一組最優(yōu)關節(jié)角。根據(jù)本文的機器人構型，使用較為簡單的方法得到了雅可比矩陣的導數(shù)。同時，分析了船型焊的焊接工藝特點，給出了變位機實現(xiàn)任意待焊點處于船型焊位姿的算法。
　　為了得到該實驗系統(tǒng)各設備之間的協(xié)調運動的最佳路徑，針對焊接生產(chǎn)對機器人運動性能和工藝參數(shù)的需求，建立了用于評估運動過程中焊槍姿態(tài)、機

3、器人的可操作性和運動平穩(wěn)性優(yōu)劣的三個指標函數(shù)，依照關注方向的不同，構造了兩種優(yōu)化的目標函數(shù)。一方面，根據(jù)多性能融合控制算法，采用線性加權的方式給出了目標函數(shù)，并采用遺傳算法，針對工業(yè)生產(chǎn)中典型的三種焊縫進行了路徑規(guī)劃，并將獲得的結果跟前人的結果進行了對比，結果表明，該算法正確可行，機器人和變位機關節(jié)運動更為平穩(wěn)，能夠獲得優(yōu)異的焊接質量。另一方面，由于焊接過程對機器人的可操作性要求較高，故將機器人的可操作性函數(shù)作為目標函數(shù)，其它函數(shù)作為約