六自由度焊接机器人运动仿真平台研究

发布时间：2017-06-10 12:08

  本文关键词：六自由度焊接机器人运动仿真平台研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前焊接机器人的应用仍主要采用手动示教方式实现,存在效率低、安全性差、易受人为因素影响等不足。为此,本文以实际生产实践中普遍存在但又较难实现焊接自动化的相贯线焊缝为重点,对焊接轨迹和焊枪姿态的求取方法进行了研究,并开发了六自由度焊接机器人的运动仿真平台,以提高自动化焊接效率。首先,针对生产实践中大量存在着的由基本几何体形式的工件或结构件相贯而成的空间复杂相贯线焊缝,提出了一种自适应的搜索方法用于获取两相贯工件在不同形状组合、几何尺寸、空间位置和姿态下的焊接轨迹点坐标,且对于轨迹点密度、均匀度及搜索精度等参数可人为设定。在求得焊接轨迹点的基础上,根据各轨迹点处两相贯工件的曲面信息进一步计算出各点处的焊枪姿态。由焊接轨迹点坐标及各点处的焊枪姿态计算得到焊枪末端坐标系相对于全局坐标系的位姿矩阵。根据六自由度焊接机器人的结构特点建立了相应的D-H模型,在此基础上通过逆运动学解算求得各焊接轨迹点对应的机器人关节转角。另外对正运动学模型也进行了求解,以实现虚拟示教时焊枪末端位姿的计算。在上述研究的基础上,开发出了焊接机器人的运动仿真平台。实现了工件的三维建模和编辑、焊接运动过程的图形化仿真及虚拟示教等功能。最后,对上述焊接轨迹点的搜索方法以及运动仿真平台进行了试验,验证了其可行性。
【关键词】：焊接机器人 相贯线 运动仿真 虚拟示教
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG409
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.2 国内外的研究现状11-13
• 1.3 本文拟解决的主要问题及难点13-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-19
• 2 焊接轨迹点的求取19-60
• 2.1 该搜索方法的基本思路19-21
• 2.2 期望的初始焊点及焊接方向的选取21-24
• 2.3 空间局部球域24-26
• 2.4 工件表面在局部球域内的离散点云26-51
• 2.5 备选点的计算51-53
• 2.6 细分有效性的判断53-54
• 2.7 焊接轨迹点的确定54-56
• 2.8 转折判断与处理56-60
• 3 焊枪姿态的计算60-69
• 3.1 焊枪坐标系及焊枪姿态模式60-61
• 3.2 焊枪指向用的参考向量61-63
• 3.3 焊接模式一下的焊枪姿态求解63-66
• 3.4 焊接模式二下的焊枪姿态求解66-69
• 4 焊接机器人运动学建模与解算69-79
• 4.1 焊枪模型及其变换矩阵69-71
• 4.2 机器人本体的D-H模型71-75
• 4.3 正向运动学求解75-76
• 4.4 逆向运动学求解76-79
• 5 焊接机器人运动仿真平台79-93
• 5.1 平台总体功能框架79-82
• 5.2 工件建模和编辑82-83
• 5.3 焊接轨迹搜索及设置83-85
• 5.4 机器人运动仿真及设置85-86
• 5.5 虚拟示教86-88
• 5.6 试验结果88-93
• 6 总结与展望93-95
• 6.1 总结93-94
• 6.2 展望94-95
• 参考文献95-98

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1 郭勇;;焊接机器人系统的应用[A];中西南十省区（市）焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年

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6 戴光平;;焊接机器人故障诊断及维修技术[A];重庆汽车摩托车、焊接、涂装学术研讨会文集[C];2000年

7 李庆;孟基海;王蕾;;焊接机器人在长安汽车股份公司的应用及存在问题[A];与时俱进 追求卓越——中国机械工程学会焊接学会四十周年、中国焊接协会十五周年纪念文集[C];2002年

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1 杜宏旺;接管焊接机器人关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

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