【摘 要】
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工业机器人的快速发展,促使焊接过程向自动化、机器人化的转变进程正在不断加快,然而对于一些复杂焊缝结构的焊接,目前仍采用传统手工焊接方式,且焊接位形不是最优姿态,导致焊缝成形质量不易控制,为解决这一问题,本文以六自由度工业机器人为研究对象,基于MATLAB平台,对复杂角焊缝船型焊的轨迹控制问题开展研究,主要完成了以下工作:首先,对运动学建模理论进行了研究,分析并推导了机器人连杆间的坐标变换通式。其次
【基金项目】
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吉林省科技厅项目“基于工业机器人的复杂角焊缝智能船形焊焊接技术研究与应用”
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工业机器人的快速发展,促使焊接过程向自动化、机器人化的转变进程正在不断加快,然而对于一些复杂焊缝结构的焊接,目前仍采用传统手工焊接方式,且焊接位形不是最优姿态,导致焊缝成形质量不易控制,为解决这一问题,本文以六自由度工业机器人为研究对象,基于MATLAB平台,对复杂角焊缝船型焊的轨迹控制问题开展研究,主要完成了以下工作:首先,对运动学建模理论进行了研究,分析并推导了机器人连杆间的坐标变换通式。其次,基于运动学建模理论,完成了机器人本体运动学模型的建立以及正、逆运动学算法的分析与推导,并应用MATLAB进行了仿真验证。然后,分析了复杂角焊缝的结构特征,分别建立了离散化的焊点坐标系以及焊枪坐标系,并推导出焊点坐标系相对于工件坐标系下的位姿变换矩阵,同时建立了表征二者位姿变换关系的一般表达式。最后,基于船型焊位姿约束,分析推导了船型焊姿态算法,分别采用非均匀B样条及三次样条两种轨迹规划插值算法分别对焊接轨迹进行规划,利用MATLAB机器人工具箱对焊接过程进行了模拟仿真,同时对两种算法进行仿真验证,输出了运动参数曲线图,仿真结果表明,相较于非均匀B样条,三次样条插值算法具有明显优势,无论是末端轨迹运动曲线还是关节角度运动曲线均连续且平稳,不会产生剧烈的冲击,能够满足设计需求,实现焊缝轨迹的连续焊接。
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