【摘 要】
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随着产品柔性化、定制化的生产模式快速发展,作为制造业智能装备的工业机器人,其单台独立运行的工作模式难以满足复杂零部件的焊接加工,因此,本文研究建立由工业机器人与变位机组成的协作焊接工作站。首先,在分析工业机器人与变位机之间的运动形式及其轨迹约束的基础上,建立了基于主从运动链的机器人协作焊接工作站耦合运动学模型,分别对工业机器人和变位机的运动学方程进行求解;基于最佳焊接效果的位姿要求,阐述了耦合运动
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随着产品柔性化、定制化的生产模式快速发展,作为制造业智能装备的工业机器人,其单台独立运行的工作模式难以满足复杂零部件的焊接加工,因此,本文研究建立由工业机器人与变位机组成的协作焊接工作站。首先,在分析工业机器人与变位机之间的运动形式及其轨迹约束的基础上,建立了基于主从运动链的机器人协作焊接工作站耦合运动学模型,分别对工业机器人和变位机的运动学方程进行求解;基于最佳焊接效果的位姿要求,阐述了耦合运动学的求解流程;为获取实际焊接工作站的布局,采用适用于变位机基坐标系标定的关节轴线法;针对机器人与变位机的运动轨迹要求,分别设计了协作运动和同步运动的插补算法,并研究了基于圆弧的焊接轨迹平滑过渡方法;为实现工业机器人与变位机运行速度同步,采用了基于扩展联动轴的同步速度规划方法,并在梯形速度规划的基础上,分别研究了基于最短时间和基于给定时间的同步速度规划。最后,以离线仿真软件Robotstudio6.08作为协作仿真平台,分别建立了采煤机电气控制箱和T型管道的离线焊接工作站,通过仿真实验证明了协作插补算法和同步速度规划的可行性;基于ADAMS分析了进行位姿过渡后的各个关节的动力学曲线图,证明了本文提出的圆弧位置过渡的有效性;通过实际焊接加工验证了离线焊接控制程序的正确性。
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