基于轨迹动态规划的移动机器人焊道自动跟踪

发布时间：2019-06-04 22:42

【摘要】：针对大型构件复杂轨迹焊缝自动焊中的移动机器人跟踪控制滞后和焊接轨迹频繁振荡等问题,提出一种基于轨迹动态规划的焊道跟踪方法.利用结构光传感器检测区域超前于电弧的优势,实时获取焊接区前方焊缝位置特征信息实现对焊道轨迹宏观走向的超前感知,基于焊道等距逼近思想动态规划移动机器人运动轨迹,结合电弧传感技术实时检测焊接偏差信息,通过机器人本体与机载执行机构的协同控制对焊接轨迹进行动态补偿.结果表明,该方法提高了复杂轨迹焊缝跟踪中焊接速度一致性及焊接轨迹平滑度,改善了焊道弯曲或折角处的焊缝成形质量.
[Abstract]:A track tracking method based on trajectory dynamic programming is proposed to solve the problems of tracking control lag and frequent vibration of welding trajectory in automatic welding of complex trajectory welding for large components. By using the advantage of structured light sensor that the detection area is ahead of the arc, the weld position characteristic information in front of the welding zone is obtained in real time to realize the advanced perception of the macroscopic direction of the weld track. Based on the idea of equal distance approximation of welding bead, the motion trajectory of mobile robot is dynamically planned, and the welding deviation information is detected in real time by combining arc sensing technology, and the welding trajectory is compensated dynamically by the cooperative control between robot body and airborne actuator. The results show that this method improves the consistency of welding speed and the smoothness of welding track in the welding seam tracking of complex trajectory, and improves the weld forming quality at the bend or bend angle of the weld bead.
【作者单位】： 清华大学先进成形制造教育部重点实验室;湘潭大学复杂轨迹加工工艺及装备教育部工程研究中心;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51375257);国家自然科学基金资助项目(51405414) 湖南省自然科学省市联合基金项目(2015JJ5013) 清华大学自主科研计划资助项目(2014Z05093)
【分类号】：TG409

【参考文献】

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2 张轲;吴毅雄;金鑫;;基于高斯基模糊神经网络的移动焊接机器人焊缝实时跟踪[J];焊接学报;2007年09期

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4 毛志伟;李舒扬;葛文韬;潘际銮;张华;;移动焊接机器人大折角角焊缝跟踪及工艺[J];焊接学报;2011年02期

【共引文献】

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3 洪波;来鑫;魏复理;潘际銮;尹力;;基于磁控电弧传感器的焊缝跟踪系统[J];传感技术学报;2008年05期

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5 彭俊斐;张华;毛志伟;高延峰;;新型旋转电弧传感系统的研究[J];传感器与微系统;2007年12期

6 黄凌翔;张华;马国红;徐燕;;旋转电弧传感信号滤波研究[J];传感器与微系统;2009年03期

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1 刘志峰;倪楠;黄海鸿;;弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究与发展[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年

2 潘际銮;;二十一世纪焊接科学研究的展望[A];第九次全国焊接会议论文集（第1册）[C];1999年

3 黄荣杰;杨家军;王建伟;李永久;;焊缝跟踪技术的应用研究[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集（2）[C];2008年

4 杨尚磊;薛龙飞;林庆琳;;双金属复合管的焊缝跟踪系统研究[A];第二届层压金属复合材料生产技术开发与应用学术研讨会文集[C];2010年

5 叶建雄;谢剑锋;;湿法电弧焊信号处理[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第六分册）[中南大学学报（增刊）][C];2009年

6 雷剑波;陈娟;王云山;;激光熔池CCD测温系统设计与试验研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集（上册）[C];2009年

7 杨尚磊;房加强;吕明开;何建萍;丁波;;双金属复合管的界面微观组织研究[A];第三届层压金属复合材料开发与应用学术研讨会文集[C];2012年

8 曾露;孟正大;龚烨飞;;脉冲GMAW焊的摆动电弧传感信号处理[A];2013年中国智能自动化学术会议论文集（第五分册）[C];2013年

9 张通;郑振太;;CO_2气体保护焊短路过渡的动态热源模型研究[A];发展战略性新兴产业，助推新能源装备制造——2014年第四届全国地方机械工程学会学术年会暨新能源装备制造发展论坛论文集[C];2014年

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4 徐启栋;基于上位机的旋转电弧信号处理及系统的智能化研究[D];湘潭大学;2010年

5 肖兵球;基于旋转电弧的焊缝跟踪移动机器人的研究[D];湘潭大学;2010年

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7 刘海波;埋弧焊焊缝跟踪系统图像识别算法的研究[D];沈阳工业大学;2011年

8 李章龙;小口径阀门内环缝自动焊设备的研究[D];兰州理工大学;2011年

9 汪海涛;旁路耦合电弧MIG焊熔池视觉实时传感与参数控制系统研究[D];兰州理工大学;2010年

10 仲训杲;激光焊接路径跟踪卡尔曼滤波预测算法研究[D];广东工业大学;2011年

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2 毛志伟;张华;郑国云;;旋转电弧传感弯曲焊缝移动焊接机器人结构设计[J];焊接学报;2005年11期

3 高延峰;张华;毛志伟;彭俊斐;;轮式机器人折线焊缝跟踪协调控制方法[J];焊接学报;2008年05期

4 张华,王海东,徐健宁,谷争时;基于旋转电弧传感的新型轮式自主移动焊接机器人系统[J];机器人;2003年06期

5 胡绳荪,孟英谦,单平;焊缝跟踪FUZZY—P控制规则的研究[J];机械工程学报;2000年12期

6 蒋力培,焦向东,薛龙,李明利;大型钢制球罐的高效自动焊关键技术研究[J];机械工程学报;2003年08期

7 张轲,吴毅雄,金鑫,吕学勤;移动焊接机器人坡口自寻迹位姿调整的轨迹规划[J];机械工程学报;2005年05期

8 陈善本,娄亚军,赵冬斌,吴林;脉冲GTAW熔池动态过程模糊神经网络建模与控制[J];自动化学报;2002年01期

9 张轲,吕学勤,吴毅雄,楼松年;移动焊接机器人坡口自寻迹的切入角算法[J];上海交通大学学报;2005年06期

10 徐俊艳,张培仁;非完整轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究[J];中国科学技术大学学报;2004年03期

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本文编号：2493051