双机器人焊接协同作业轨迹规划

发布时间：2023-03-11 02:13

　　近年来,焊接技术在创新和发展上取得了巨大的进步。与此同时,机器人在自动化焊接领域发挥着越来越重要的作用,充分体现在提高焊接作业效率的同时,焊接产品的可靠性也得到了提升。在实际生产过程中,单个机器人作业时会面临较为复杂空间焊缝的焊接任务,存在平、横、立、仰四种方式的可能,而这四种焊接方式的效果和质量均有所不同。为了保证焊接质量的一致性,实现焊接方式上的归一化,有必要通过多台机器人相互协同作业解决这一问题。双机器人或者多机器人之间协同作业的研究以及如何将不同方式下的焊接作业转化为同一焊接方式下的焊接任务有着十分重要的现实意义。本文围绕双机器人系统协同焊接作业中的任意空间曲线焊缝实施平焊所涉及到的位姿变换问题以及双机器人协同控制等问题,着重在机器人碰撞检测、任意空间曲线的数学建模以及机器人的轨迹规划等方面展开深入研究,其主要内容如下:首先,根据三维空间物体位姿描述方法以及三维坐标系的变换方程,对本文所涉及到的六自由度工业机器人进行建模分析,同时建立此类双机器人协同作业系统的坐标系,并经过推导,用数学表达式表述了其运动关系;进而,根据机器人的正向运动学方程,求解出双机器人协同作业的有效工作空间...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题选题背景及研究意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究和应用现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 机器人运动学分析
    2.1 机器人模型介绍
    2.2 空间描述
        2.2.1 空间位置的描述
        2.2.2 空间姿态的描述
        2.2.3 空间位姿的描述
    2.3 机器人运动学基础
        2.3.1 机器人坐标系建立
        2.3.2 坐标系的变换
        2.3.3 机器人运动学正解
        2.3.4 机器人运动学逆解
    2.4 机器人关节空间与协同工作空间
        2.4.1 机器人的运动空间关系
        2.4.2 协同作业空间的选取
    2.5 本章小结
第三章 典型曲线焊缝的数学描述
    3.1 一般空间焊缝曲线的数学表达与分类
        3.1.1 任意空间曲线的数学表达
        3.1.2 常用焊缝曲线分类
    3.2 相贯线的数学模型
    3.3 焊缝姿态模型
        3.3.1 焊缝离散化
        3.3.2 基于船形焊约束下的姿态模型
    3.4 本章小结
第四章 双机系统碰撞检测及避障规划
    4.1 双机系统坐标系建立
    4.2 双机器人控制系统
    4.3 碰撞检测方法
        4.3.1 分离轴理论
        4.3.2 碰撞检测算法
        4.3.3 碰撞检测实验
    4.4 机器人避碰处理
        4.4.1 避碰需求分类
        4.4.2 避碰规划
    4.5 本章小结
第五章 轨迹规划
    5.1 双机系统解耦
    5.2 旋转轴的选择
    5.3 双机器人焊接协同作业约束条件
        5.3.1 最佳焊位的确定
        5.3.2 焊枪姿态拟合
        5.3.3 焊缝坐标系调整
    5.4 操作空间轨迹规划
    5.5 本章小结
第六章 仿真与实验
    6.1 仿真实验平台搭建
    6.2 仿真实验
    6.3 现场焊接实验
    6.4 实验结果分析
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢



本文编号：3758996