弧焊機(jī)器人焊縫跟蹤系統(tǒng)與位移運(yùn)動(dòng)學(xué)研究.pdf

1、弧焊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)及其焊縫跟蹤系統(tǒng)是焊接自動(dòng)化的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一.本學(xué)位論文對(duì)弧焊機(jī)器人的焊縫跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了分析,對(duì)關(guān)節(jié)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)位移正、逆問題進(jìn)行了求解,并使用MATLAB平臺(tái)編制了相應(yīng)的仿真程序進(jìn)行了驗(yàn)證.主要研究內(nèi)容如下:研究了焊縫跟蹤系統(tǒng)的圖像檢測(cè)和坐標(biāo)點(diǎn)提取的方法,對(duì)基于視覺信息反饋的控制過程進(jìn)行了描述.隨后使用windows環(huán)境下的程序設(shè)計(jì)工具VC++6.0開發(fā)了一個(gè)焊縫提取調(diào)試程序.通過調(diào)用跟蹤系統(tǒng)內(nèi)部函數(shù),程序可以設(shè)定、調(diào)

2、整提取特征值坐標(biāo)所需的參數(shù),并實(shí)時(shí)的觀察圖像采集顯示焊縫的結(jié)果. 為了利用焊縫跟蹤系統(tǒng)提取的焊縫位置信息來修正末端執(zhí)行器的軌跡,需要求解機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題,并利用求解結(jié)果來驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)電機(jī)運(yùn)動(dòng).論文對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)求解采用前置D-H坐標(biāo)的分析方法,先推導(dǎo)出了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解,隨后利用該機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),推導(dǎo)出了機(jī)器人逆解中位置解,再借助Z-Y-Z歐拉角的方法求解了機(jī)器人姿態(tài)解,同時(shí)分析了求解過程中的問題.最后使用MATLAB

3、中的圖形用戶界面(GUI)的工具設(shè)計(jì)出交互程序.通過編輯框給定各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角,求解正解的數(shù)值和空間圖形.進(jìn)而利用編輯框給定機(jī)器人的末端位姿,模擬焊縫跟蹤系統(tǒng)得到的焊縫位置坐標(biāo),通過GUI程序求逆解并顯示出機(jī)器人跟蹤此焊縫動(dòng)作的一系列位置點(diǎn),并把這些逆解位置點(diǎn)連接成空間曲線,來展示弧焊機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)和末端操作器的模擬運(yùn)動(dòng)過程. 本論文以一套完整的激光視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)的弧焊機(jī)器人為研究對(duì)象,有關(guān)研究方法和結(jié)論對(duì)結(jié)構(gòu)相似的機(jī)器人或空間機(jī)構(gòu)