雙機(jī)器人協(xié)調(diào)焊接系統(tǒng)標(biāo)定及路徑規(guī)劃技術(shù)研究.pdf

1、為了提高焊接效率、保證焊接質(zhì)量，在航空航天、汽車(chē)制造、機(jī)械零部件加工等領(lǐng)域中應(yīng)用了大量的焊接機(jī)器人。在對(duì)一些復(fù)雜零件進(jìn)行焊接時(shí)，單個(gè)機(jī)器人很難滿(mǎn)足焊接要求，極易產(chǎn)生碰撞，從而無(wú)法保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，雙機(jī)器人協(xié)調(diào)焊接系統(tǒng)為此類(lèi)問(wèn)題提供了解決思路。為了提高雙機(jī)器人協(xié)調(diào)焊接系統(tǒng)的精度及實(shí)用化水平，本課題對(duì)雙機(jī)器人協(xié)調(diào)焊接系統(tǒng)標(biāo)定及路徑規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行研究。分析了雙機(jī)器人協(xié)調(diào)焊接系統(tǒng)各部件標(biāo)定原理及方法，改進(jìn)了機(jī)器人工具坐標(biāo)系及雙機(jī)器人基坐標(biāo)系的

2、標(biāo)定方法。探究了雙機(jī)器人協(xié)調(diào)焊接路徑規(guī)劃系統(tǒng)各參數(shù)對(duì)焊縫成形質(zhì)量以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的影響，利用智能優(yōu)化算法對(duì)焊接路徑進(jìn)行了優(yōu)化。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括:
　　首先分析了機(jī)器人工具坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系以及雙機(jī)器人基坐標(biāo)系標(biāo)定原理及標(biāo)定方法，基于向量旋轉(zhuǎn)理論推導(dǎo)出了四元數(shù)與旋轉(zhuǎn)矩陣的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系，簡(jiǎn)化了標(biāo)定計(jì)算過(guò)程。結(jié)合拉格朗日乘數(shù)法，提出了一種“基于公共靶標(biāo)的三點(diǎn)兩步法”的雙機(jī)器人基坐標(biāo)系標(biāo)定方案，提高了系統(tǒng)標(biāo)定精度并簡(jiǎn)化了標(biāo)定過(guò)程

3、，并做了大量的標(biāo)定試驗(yàn)，驗(yàn)證了標(biāo)定方案的可行性。
　　然后在完成雙機(jī)器人系統(tǒng)各部件標(biāo)定的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析焊接位置、焊槍姿態(tài)對(duì)焊接質(zhì)量的影響以及機(jī)器人各關(guān)節(jié)變化對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的影響建立了焊接質(zhì)量函數(shù)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性函數(shù)以及雙機(jī)器人碰撞函數(shù)等參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，為下一步的路徑規(guī)劃提供了規(guī)劃目標(biāo)。
　　其次研究了雙機(jī)器人協(xié)調(diào)焊接路徑規(guī)劃算法，結(jié)合多個(gè)規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)的特點(diǎn)，提出一種基于多目標(biāo)遺傳算法的路徑規(guī)劃方案，并以“馬鞍形”空間