基于KUKA机器人工作站的协调运动研究与仿真

发布时间：2018-01-15 16:18

  本文关键词：基于KUKA机器人工作站的协调运动研究与仿真　出处：《昆明理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：焊接在工业产品的制造过程中占有重要的地位,工业产品的品质很大程度上依赖于焊接的优劣。随着对焊接质量、效率要求的提高,焊接机器人系统由于能够提高焊接的生产效率,降低人力成本,获得更优的焊缝质量,逐步开始代替传统的人工焊接技术,被应用于工业生产中。本文基于一台6自由度串联偏置型机器人和单轴回转双立柱变位机组成的机器人协调焊接工作站为研究对象,分别构建了机器人关节坐标系和变位机坐标系,并综合运用位姿变换和D-H法,给出了两台设备的D-H参数。对于6自由度串联偏置型机器人,运用推导法给出了机器人运动学的正解及正运动学方程,运用推导法、参数法给出了该机器人运动学逆解,并通过对比MATLAB计算结果和SolidWorks仿真测量结果,验证了运动学方程的正确性。在此基础上,以船形焊位姿约束来将两台设备耦合起来,给出了焊枪与焊缝焊点之间的船形焊位姿关系,得到耦合关系图。通过解耦,得到了6自由度串联机器人和单轴回转变位机之间的解耦方程。由此,得到了目标工作站的一般协调运动方法。在此基础上,通过约束焊枪与焊点之间的位姿关系,实现了变位机对任意焊点处于船形焊位姿。为了验证得到的主从式协调运动方法的正确性,考虑到板-板焊接、球体焊缝、相贯线焊缝是较为常见的直线类焊缝和空间曲线焊缝,对这几类焊缝进行船形焊位姿约束下的仿真实验,并采用离散化方法,通过对焊缝的离散化处理,运用主从式协调运动方法,得到了正确的协调运动结果,验证了该方法的正确性。
[Abstract]:Welding plays an important role in the manufacturing process of industrial products. The quality of industrial products depends on the quality of welding to a great extent. Because the welding robot system can improve the production efficiency of welding, reduce the cost of labor and obtain better welding quality, it gradually begins to replace the traditional manual welding technology. This paper is based on a 6-DOF series offset robot and a single-axis rotary double-column positioner robot coordinated welding workstation as the research object. The robot joint coordinate system and the position changer coordinate system are constructed, and the D-H parameters of the two equipments are given by using the position and pose transformation and D-H method. The forward solution and the forward kinematics equation of the robot are given by using the derivation method, and the inverse kinematics solution of the robot is given by using the derivation method and the parameter method. The correctness of the kinematics equation is verified by comparing the results of MATLAB calculation and SolidWorks simulation measurement. The two equipments are coupled by the position and pose constraint of ship welding, and the relationship between the welding torch and weld joint is given, and the coupling relation diagram is obtained by decoupling. The decoupling equations between the 6-DOF series robot and the single-axis rotary positioner are obtained, and the general coordinated motion method of the target workstation is obtained. By restricting the position and pose relationship between welding torch and solder joint, the positioner is in ship-shape welding position for any solder joint. In order to verify the correctness of the master and slave coordinated motion method, the plate-plate welding is considered. The spherical weld and intersecting line weld are common linear and space curve welds. The simulation experiments are carried out on these kinds of welds under the position and pose constraints of ship-shaped welding, and the discretization method is adopted. Through the discretization of the weld seam and the master-slave coordinated motion method, the correct coordinated motion results are obtained, and the correctness of the method is verified.
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242;TG409

【参考文献】

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本文编号：1429109