箱型钢结构轨道式焊接机器人D-H模型与连续轨迹规划

针对箱型钢的结构特征和焊接过程特点,设计了一款5自由度的轨道式焊接机器人,用于箱型钢结构安装现场的自动化焊接. 采用D-H法,建立了机器人运动学模型,并通过特定的代数方法进行了逆运动学求解,推导出了焊枪末端的空间位姿参数与焊接机器人各关节变量的解析关系模型. 在此基础上,采用连续路径运动的轨迹规划法,在给定焊枪末端轨迹时,对各关节的运动情况进行了MATLAB仿真研究. 结果表明,导出的逆运动学求解模型可用于箱型钢结构焊接机器人的连续运动轨迹和姿态规划和控制,为实施机器人的运动控制奠定了基础.     

箱型钢结构焊接机器人系统机构设计与研究

箱型钢结构在建筑、桥梁等领域的应用愈来愈广泛,针对安装现场迫切需要解决的自动化焊接问题,提出了一种箱型钢结构焊接机器人系统。在对其总体结构进行了功能分析和论证的基础上,进行了机械结构详细设计。在焊接机器人系统水平安装和垂直安装两种极限使用位置下,对所设计的轨道机械结构进行了力学有限元分析,结果表明:该机构设计合理,力学性能完全满足使用要求。该机器人系统具有使用灵活、可适用于不同尺寸的钢结构焊接、有助于获得良好的焊接质量和较高的焊接效率、适应条件恶劣的现场焊接工况等优点。     

复杂空间曲面焊接机器人自动编程系统

针对机器人在空间曲面焊接过程中需要保持焊接速度和焊炬位姿恒定的工艺要求,提出了一种适用于复杂空间曲面焊接机器人的运动规划方法,该方法采用NURBS曲线对三维点云描述的空间轨迹进行光顺逼近,建立机器人配合变位机组成的多自由度焊接系统运动学模型并进行逆运动学求解.开发了一套完整的复杂空间曲面焊接机器人自动编程系统.以翻领成型器为例进行了复杂空间曲面焊接机器人的自动编程及焊接试验.结果表明,文中提出的复杂空间曲面焊接机器人运动规划方法和自动编程系统能够顺利完成焊接任务,且运动平稳,具有良好的焊接轨迹精度.     

基于蒙特卡洛法的箱型钢结构焊接机器人工作空间分析

机器人的工作空间是衡量其适用范围和工作能力的重要运动学指标。在简要介绍5自由度箱型钢结构轨道式焊接机器人的基本结构之后,采用D-H法分别建立了该机器人在直线段和圆弧段轨道的运动学模型。将运动学模型转换至以箱型钢中心为基准的坐标系,基于蒙特卡洛法采用工程软件MATLAB对机器人的工作空间进行了仿真分析,仿真结果表明所设计焊接机器人的工作空间形状紧凑,与所期望的实际需求相符。综合考虑机器人工作空间与实际机械结构约束,确定了该机器人所适用的箱型钢结构尺寸范围。     

基于UG的弧焊机器人离线编程系统开发

针对KUKA KR30L16型6自由度焊接机器人,应用UG/Open二次开发函数和C++编程语言,进行了基于UG可视化平台的离线编程系统开发,实现了焊接机器人系统和常用焊接工件的三维建模及组装、运动学求解、焊接轨迹规划、运动路径仿真与检测、焊接控制程序自动生成等功能。详细探讨了系统开发中的关键技术问题。仿真检测与试验结果表明,所开发的离线编程系统能够满足车间常用工件焊接的离线编程要求,提高了焊接生产效率。     

基于MATLAB的采摘机器人运动特性分析与仿真研究

以RB03型六自由度机器人为研究对象,将其应用于农业果蔬的自动化采摘领域。利用D-H法建立关节坐标系统,确定连杆参数,推导出运动学方程,并求解运动学正解和逆解。在MATLAB软件的Robotics Toolbox平台下,进行运动学建模与仿真,验证了求解过程的正确性,运用蒙特卡洛法生成该机器人在关节允许范围内的工作空间云图,分析其在空间运动的极限位置。仿真结果表明:该机器人结构设计合理,满足工作要求,并为后续的运动控制和路径规划提供了依据。     

步行式可攀移作业机器人设计及运动学研究

针对大型钢结构如船舶中的检测，防腐等高空危险作业，研究设计一种新的步行式可攀移作业机器人。采用了具有行星齿轮和电磁脚的机器人结构设计，建立了机器人的运动学模型，进行了运动分析，给出了该机器人运动学数值解。通过实例运行仿真分析验证了本设计的可行性。     

三自由度并联机器人运动学和动力学建模与仿真

为解决三自由度并联机器人运动学正解求解困难和动力学建模复杂等问题,利用一种三闭环矢量法建立并联机器人运动学模型,并且采用三球体交叉点法,对并联机器人的运动学正解问题进行分析;运用虚功原理对并联机器人进行动力学建模,使得求解和建模过程变得简单、详细和直观。在MATLAB中建立模型,并在V-REP软件中进行仿真验证,搭建物理环境,对整机系统进行试验研究,验证了运动学和动力学模型的正确性和实时性     

焊接机器人运动学仿真及控制系统研究

为了提高焊接机器人的编程效率并保证焊接质量，对机器人运动学仿真和控制系统进行了研发。首先采用D-H参数法建模并对焊接机器人进行了正逆运动学求解，然后通过构建焊缝坐标系的方法对相贯线的自动路径规划进行了研究，并利用PC SDK与机器人控制器进行通信。基于Visual Studio C#平台结合OpenGL实现了机器人的运动学仿真、自动路径规划和远程弧焊控制功能。最后通过RobotStudio对该系统的基本功能进行了验证，结果表明系统准确可靠且满足焊接机器人的工作要求，较大地提高了作业效率，为机器人仿真和远程控制系统的开发提供了解决方案。     

基于ADAMS/View明弧焊接机器人运动仿真分析

明弧焊接机器人是冶金行业广泛应用的一种焊接设备,其中各部分的传动精度会对焊接枪头的行走精度产生累积误差,影响焊接质量,因此如何有效控制其传动精度和制造安装误差成为提高设计质量的关键.基于ADAMS/View虚拟平台,搭建了明弧焊接机器人虚拟试验样机,对其进行运动仿真分析,获取机器人焊接过程中运动特性.结果表明,该方法为提高机器人运动精度和设计质量提供了有效途径,且不必建立复杂的机器人运动学数学模型,避免了对模型求解的繁琐过程,有效提高了设计效率和精度.     

双面双弧焊机器人主从协调运动控制

为了实现低合金高强钢厚板机器人焊接,研究了一种不清根的双面双弧焊机器人柔性加工系统,系统采用集散控制,双面双机器人采用主从协调控制策略,Motoman机器人为主手(正面),KUKA机器人为从手(背而),建立该系统协调运动的算法模型,根据主手焊枪末端位置和姿态,以工件基准路径平面为对称面,经过运动学坐标变换,推导出背面从...     

基于雷塞控制系统的五轴焊接机器人的轨迹规划

运用Denavit-Hartenberg方法建立了以旋转关节关节角和移动关节移动分量为变量的基于雷塞系统的五轴焊接机器人运动学模型,对五轴焊接机器人正运动学和逆运动学问题进行了求解分析;采用抛物线过渡的线性插值法对焊接机器人进行了轨迹规划,通过MATLAB Robotics Toolbox工具箱对五轴焊接机器人进行了运动学仿真,得到了焊枪末端轨迹图以及关节角、角速度、角加速度与时间的变化曲线,验证了所设计参数的合理性,达到了良好的效果。     

双机器人协调焊接任务规划及仿真

针对复杂曲线焊缝,对一台机器人夹持待焊接的工件,另一台机器人对物体进行焊接的双机器人协调焊接运动问题展开研究,建立了双机器人协调焊接坐标系,采用非主从式运动学轨迹规划,给定待焊接物体上某一点u的位姿,通过点u到焊接机器人和夹持机器人工具末端的两个约束矩阵,分别计算得到焊接机器人和夹持机器人的末端轨迹;焊接过程采用船形焊缝约束,保证焊枪与焊缝在弧焊过程中始终处于接头成形良好的位置,建立双机器人协调焊接Solidworks-SimMechanics仿真平台,并对一个管道直角钢制弯头的协调焊接进行了运动学轨迹规划和仿真.结果表明,建立的平台能精确和有效地对双机器人协调焊接运动进行任务规划和分析,机器人运动轨迹与规划的轨迹一致.     

面向压力钢管维护作业的爬壁机器人焊接运动轨迹研究

介绍一款面向压力钢管维护作业的爬壁机器人,对其运动学特性进行分析。介绍机器人的机械结构和控制系统,然后采用D-H参数法建立机器人运动学模型,构造运动学正解方程,并采用Robotic Toolboox对机器人正逆运动学方程进行求解,在线显示机器人三维仿真图像,分析各关节的位移、速度及加速度曲线,并对机器人末端轨迹进行规划,从而验证了机器人结构的合理性。     

基于坡口特征的相贯接头焊接机器人连续轨迹规划

针对海洋平台贴接式管道接头专用焊接机器人的运动控制模型进行了研究.设计了一种5自由度串联结构机器人,在较小的机器人本体尺寸及重量的前提下,满足机器人对工作空间及导管架空间狭小处安全避障的需要.建立了机器人正、逆运动学模型,针对该机器人带有两个同向转动关节特点,提出采用两步法求解机器人关节值;为保证焊接时关节运行稳定性,提出采用极限法求导各关节速度.结果表明,该机器人可以很好的满足管道相贯接头的自动焊接工作,所建立的数学模型可用于考虑坡口特征的相贯接头焊接机器人连续轨迹规划工作.     

轨道式焊接机器人的虚拟样机设计与仿真

针对受损的水轮机叶片等具有空间复杂曲面结构,在其安装位置直接进行修复工作,设计了一种基于移动平台的焊接机器人虚拟样机。为确定焊枪末端与机器人6个关节之间的运动关系,建立虚拟样机DH坐标系,借助Matlab软件得到运动学方程正、逆解。将在Solid Works软件中建立的焊接机器人三维模型,导入ADAMS仿真软件进行运动学分析。仿真结果表明:机器人在狭窄空间启动时,由滑动、转动关节运动引起的焊枪末端空间位移变化小,速度、加速度曲线变化平缓,无任何突变,证明了该虚拟样机设计的有效性,满足基坑内的焊接工作要求。     

基于ADAMS的搅拌摩擦点焊机器人动力学仿真分析

ADAMS软件在分析机构的运动学和动力学方面有着强大的功能;针对搅拌摩擦点焊机器人的设计问题,首先建立其动力学模型,然后利用Pro/E软件建立了机器人的三维实体模型,将其导入到ADAMS中进行动力学分析,给各个关节运动副加上相应的轨迹曲线方程,使其按照指定的运动方式运动。通过仿真得到并分析了机器人各关节在运动过程中各阶段的动力学特性,为电机系统的精确选型及控制系统的设计等进一步研发搅拌摩擦点焊机器人设备提供了可靠有力的依据,对于保证其机械系统的性能以及提高其可靠性等具有十分重要的意义。     

马鞍形焊缝焊接机器人设计与建模分析

针对目前马鞍形焊缝焊接装备灵活性差,自动化程度低,接头质量稳定性不足等问题,开发了一种新型的管外锚固式四轴焊接机器人. 通过对机器人机构合理简化建立了D-H连杆坐标系,推导了机器人的正逆运动学表达式,并结合机器人关节变量的限位值确定了逆运动学解的唯一性. 通过MATLAB软件对机器人运动学进行了仿真,仿真结果表明,推导的正逆运动学方程模型完全正确. 通过制作样机进行焊接试验,结果表明,焊缝成形致密美观,机器人焊枪末端在x,y,z方向的误差均在±0.35 mm以内,完全满足工程上自动化焊接的需要,为马鞍形焊缝焊接机器人的连续轨迹控制和离线规划提供了依据和算法支持.     

基于MATLAB的KUKA焊接机器人轨迹规划与运动学仿真

在工业机器人的应用控制中,其作业轨迹的规划是系统设计的关键内容,为了使焊接机器人能根据设定的轨迹和速度进行高效施焊,以KUKA KR10 R1420型工业机器人为研究对象并分析其结构,采用D-H参数法建立各杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立机器人运动学方程。利用MATLAB机器人工具箱构建KR10 R1420型工业机器人的数学模型,并进行了轨迹规划和运动学仿真,获得平稳且连续的末端执行器轨迹和各关节的角度、角速度、角加速度变化曲线,仿真结果验证了所建KR10 R1420型工业机器人运动学模型的正确性和合理性,为焊接机器人在复杂环境中的轨迹规划提供了可供参考的方案。     

六自由度机器人的运动学分析及码垛轨迹规划

现如今生产过程中的码垛场景多为专用的四自由度码垛机器人,通用性和灵活性较差。为提高码垛过程中机器人的通用性和灵活性,实现六自由度串联机器人的码垛,根据改进D-H法,在UR5机器人各关节末端建立固连坐标系,推导出UR5的正运动学变换矩阵及逆运动学各关节表达式。使用梯形速度控制,确定了码垛过程中直线轨迹部分的运动规律,得到了码垛过程中圆弧轨迹部分的坐标转换关系及机器人末端运动过程。在空间中规划出码垛时机器人末端轨迹,并进行仿真。绘制了各关节运动曲线,表明机器人在码垛过程中轨迹平滑,运行平稳,对六自由度串联机器人的码垛研究具有参考意义。