基于RobotStudio水槽打磨机器人工作站仿真设计

为解决不锈钢水槽四边焊缝自动打磨问题，基于SolidWorks设计了机器人末端执行器等设备，并基于RobotStudio搭建由砂带打磨机、IRB4600机器人、末端执行器等设备组建的水槽打磨机器人工作站仿真平台。根据不锈钢水槽的实际工况设计打磨工艺流程和规划打磨路径，创建打磨工作站的Smart组件并关联常用的I/O信号。利用TCP轨迹跟踪功能以及碰撞监控功能检验各个轨迹点及运动轨迹是否满足工作要求，调用计时器记录打磨时间。在仿真平台中通过离线编程仿真调试可以得到理想的打磨轨迹，供实际运行使用，有利于提高现场编程加工效率，提高焊缝打磨质量。     

基于机器人的曲线焊接系统

针对曲线结构工件的人工焊接效率低、焊接质量不稳定、人工劳动强度大等问题,基于机器人设计出一种高效率和高精度的焊接系统。本系统采用机器人与PLC联合控制变位机的翻转和回转,使待焊工件的焊缝始终处于平焊或船形焊位置,利用触摸屏设置翻转速度和显示整个控制系统的工作状态,通过机器人与焊机的通讯及机器人在线示教编程,实现曲线结构工件的自动化焊接。为了保证焊接质量,采用接触传感和电弧传感功能精确寻位和实时修正示教轨迹。经实际应用表明,系统运行良好,达到了预期设计目标。     

基于激光视觉的薄板焊缝跟踪方法研究北大核心

由于示教型焊接机器人在进行汽车薄板件连续焊工艺时存在装夹误差和热变形等问题,导致焊缝实际轨迹与示教轨迹存在较大误差。为提高焊接质量,基于焊接机器人构建激光视觉焊缝检测跟踪系统,提出基于目标估计准则的焊缝跟踪算法,实时跟踪焊缝中心点三维位置变化。以传统图像处理法提取初始帧焊缝特征点,通过改进的孪生神经网络对强干扰下的焊缝特征点进行跟踪提取。通过坐标转换得到机器人基坐标系下的焊缝中心特征点三维坐标。结果表明:该算法能精确提取跟踪焊缝特征点,平均误差为0.48 mm,平均帧率为90帧/s,优于传统图像处理方法和基于相关滤波的方法,能够实现快速准确的跟踪。     

机器人型TIG焊自动化工作站的设计与研究

航天运载系统中的一些小尺寸薄壁件对焊缝质量要求较高,目前大多采用手工TIG焊,焊缝质量不稳定,易受人为因素影响。焊接机器人具有故障率低、焊接质量稳定的特点,设计了一种机器人型TIG焊自动化工作站,可实现自动化焊接、焊接参数可调,并具有弧长跟踪功能,能够自动调整焊枪高度,保证焊缝稳定。介绍工作站的总体设计和自动焊接功能的实现,详述弧长跟踪功能的实现方式,并通过直焊缝、环焊缝、方焊缝的焊接实验验证了自动焊接功能和弧长跟踪功能。     

副车架侧梁多机器人焊接工作站设计与仿真

针对目前对于副车架的生产制造的研究较多的是对其前期结构设计和优化,而对其自动化生产的研究较少的情况,通过分析其焊接过程,设计一种由两台焊接机器人和两台搬运机器人组成的自动化焊接工作站。在机器人仿真软件RobotStudio中根据机器人焊接工作站布局建立仿真环境,在仿真系统中创建Smart组件并设计组件内部信号连接以实现动画过程,为4台机器人导入各自的机器人系统,并为各系统创建I/O信号,通过工作站逻辑将各系统间信号进行连接实现各系统间通信。最后按遗传算法规划的最优焊接路径,利用仿真软件自动编程。仿真过程表明了所建工作站布局的正确性,为汽车副车架侧梁的自动化焊接和类似的仿真设计提供了指导。     

钢结构全位置焊接机器人的研究与开发

介绍了一组适用于钢结构焊接的GDC型全位置焊接机器人.该焊接机器人具有在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数示教、离线焊接参数设置等智能控制手段,可适应不规则焊缝的轨迹跟踪,实现多层多道焊及全位置焊的自动化焊接,并可灵活方便地完成多台焊接机器人的焊接参数设置.GDC-1型焊接机器人已成功应用于"奥运鸟巢工程"现场焊接,可在建筑铜结构焊接工程中推广应用.     

厚板V形坡口机器人填充焊接工艺研究

针对厚板V形坡口的焊缝宽、母材厚、焊接轨迹曲线与待焊工件焊缝中心线不一致等问题,设计了一套摆动焊接程序,在机器人离线编程软件中进行工作站建模、离线编程、运动轨迹仿真,仿真结果满足试验要求。使用六轴机器人、Fronius焊机等搭建试验系统,采用经典的单一变量控制理论,选择最优焊接参数。使用厚度为18mm的低碳钢板,对V形坡口进行多次填充焊以及盖面焊。试验结果表明,焊接工艺良好,V形坡口两侧的母材熔合情况良好,未见焊缝塌陷、层间未熔合和咬边现象发生,焊缝两边无间隙,焊缝成形呈"鱼鳞纹"状。     

H型钢梁多机器人焊接工作站设计与仿真

针对H型钢梁人工焊接效率低、成本高、劳动强度大且对其自动化生产的研究较少的情况,通过分析其焊接过程,设计一种由两台焊接机器人和一台搬运机器人组成的自动化焊接工作站。利用SolidWorks设计了扩大机器人工作范围的第七轴和保证机器人运行轨迹与焊缝不发生偏离的焊缝自动跟踪系统,在数字化仿真软件Visual Components中搭建机器人焊接工作站布局,采用遗传算法规划最优焊接路径,利用仿真软件完成了编程与仿真。仿真结果表明所建立工作站布局的正确性。     

基于焊件三维装配体的机器人焊接离线编程

机器人离线编程焊接成为焊接自动化技术现代化的主要标志.基于RobotStudio焊接机器人工作站,通过导入SolidWorks软件创建的焊件三维装配体,可实现三维装配体复杂空间曲线焊缝程序的自动创建,并对程序进行解析、测试和模拟.该离线编程系统以度生成的焊缝程序可加载至车间的生产机器人真实控制器内,提高焊接质量和降低生产成本.     

基于虚拟现实的焊接机器人工作站离线编程系统

在自动焊接应用中,离线编程焊接机器人通常具有一定的控制局限性。结合虚拟现实技术搭建了一套焊接机器人工作站,通过开发离线编程系统,简化机器人控制方式、灵活调整视角和自动规划焊接轨迹等,提升了焊接机器人离线编程效率。开发了同点异线焊缝识别算法,实现了单机器人的轨迹规划功能。基于焊枪基准姿态,分析横焊、平焊、立向上焊和立向下焊的焊接姿态,实现全位置焊接姿态规划。增加KBR-2Z500双轴变位机,实现多轴联动的复杂轨迹规划功能,研究了机器人运动与变位机运动的耦合与解耦问题,达成焊接机器人工作站协同运动规划。通过现实空间完全复现虚拟环境下的空间曲线焊接轨迹规划实验,验证了工作站离线编程系统的交互性、可行性和可靠性。     

基于手眼关系的机器人TCP自标定方法

双目视觉系统和机器人在焊接中的结合使用,可以对焊缝进行实时追踪,以提高焊接质量。而机器人末端工具(焊枪)的中心点(TCP)作为机器人的实际运动轨迹,其标定精度直接影响机器人作业质量。针对该问题,以双目测量为基础,结合手眼关系和成像对称性的特点,提出了一种基于手眼关系的机器人TCP参数快速标定的方法。通过在机器人实验平台上与四点法进行对比实验,验证该标定方法的正确性和有效性。在不增加成本的同时,完成了TCP的快速、正确标定,满足了实际工业生产中机器人末端工具参数的标定需求。     

基于球面均匀分布的焊接机器人TCP标定方法

当前焊接机器人工具中心点(TCP, tool center point)采用固定参考点法标定时，存在机器人位姿选择的随机性和分布的不均匀性，为解决这一问题，提出了一种基于球面均匀分布的TCP标定方法. 以机器人自带的“六点法”为初步标定基础，创建初始测量点位形；在离线仿真环境下，采用力学斥力迭代法构建以固定参考点为球心呈球面均匀分布的虚拟点，逐组计算使虚拟机器人第六轴末端中心处于各虚拟点处，剔除其中关节角超限、连杆之间发生碰撞的情形；最后调节实际机器人到筛选后的各测量点位形，应用最小二乘球面拟合法求解最终的TCP标定结果. 结果表明，该方法使机器人姿态在各测量点绕固定参考点均匀分布，最大限度增大了各测量点之间机器人位姿的差异度，可有效提高标定精度和稳定性.     

机械手臂正运动学及其末端机械手工作空间研究

机械手臂作为机器人实现抓取任务的主要执行机构,其合理化结构设计、运动学模型构建及可达空间问题一直是研究热点.基于机械手臂构型特点,采用改进的D-H法创建了机械手臂正运动学模型,通过齐次坐标变换推导出末端机械手的位置矩阵,并通过理论计算与仿真结果对比验证了所建模型的准确性;利用蒙特卡洛法对末端机械手工作空间进行模拟,得到...     

卷积神经网络算法在工件抓取中的应用

为提高机械手臂夹取物件的准确率,提出基于深度学习法的3D视觉辨识与抓取系统。该视觉系统结合GPU和深度影像Open CV等函数库,分别进行影像拾取、深度数据运算、坐标转换、影像轮廓搜寻和卷积类神经网络模型训练等。采用YOLOv2算法判别目标物体的种类和中心点,并利用轮廓搜寻方法找出物体的角度信息,作为机械手臂操作目标点;通过坐标转换将相机坐标转为机械手臂坐标,由TCP/IP通信传至运动控制系统进行物件夹取。实验结果表明:不同位置的所有零件辨识准确率均在82%以上,抓取误差在1～4 mm内,符合工业生产的要求。     

厚壁结构件电弧增材制造成形方法及工艺

采用弧焊机器人进行电弧增材制造，对厚壁结构件的增材制造焊接工艺进行研究. 基于传统分层理论，进行算法优化实现对厚壁结构件成形尺寸预测并加以分析，并在此算法基础上引入单焊道成形尺寸神经网络预测模型，提高预制件模型分层精度及实际焊接参数的最优选择；针对带有内孔等特征的厚壁结构件在成形过程中焊缝边缘下塌现象，提出了“边界约束”焊接方式并对层间焊接轨迹进行规划，提高了预制件表面成形质量.最后焊制具有说明性的实体件验证预测算法及轨迹规划的准确性. 结果表明，结构件成形良好，尺寸误差小于1 mm.     

基于Roboguide平台的焊接机器人增材制造虚拟仿真研究与应用

为研究基于Roboguide平台的焊接机器人增材制造中的虚拟仿真技术,通过Roboguide平台进行焊接机器人离线编程,进行轨迹规划仿真的试验,应用于机器人增材制造过程中。研究表明,基于Roboguide平台的虚拟现实仿真技术方便可靠,避免了实际操作过程中的碰撞,优化了程序,有效缩短了机器人焊接时间,提高了机器人工作效率。     

基于RobotStudio的多机器人柔性制造生产线虚拟仿真设计

以多机器人柔性制造生产线为研究对象,介绍了一种利用Solid Works和Robot Studio对多机器人自动线建模及虚拟生产的方案。构建了生产线的布局,为上下料机器人设计了专用夹具,依据生产线连续运行模式,创建了仿真运行I/O信号和动态Smart组件,实现了生产线的离线编程和仿真。仿真结果表明:实时改变机器人TCP速度等参数可动态输出机器人速度轨迹和生产节拍。该设计方案可以为多机器人自动化生产线在现代工业制造领域的推广和应用提供理论依据和试验平台。     

基于手眼立体视觉的弧焊机器人平面工件定位系统

在工业生产中应用的焊接机器人都是示教再现式的机器人，在批量生产时这种机器人要求每次工件定位必须一致，否则需要重新示教；带有离线编程系统的机器人同样存在工件定位问题，如果工件定位不准，焊接机器人无法按原离线编程系统生成的路径完成焊接。作者针对平面工件开发了一套基于手眼立体视觉的弧焊机器人工件定位系统，首先对摄像机的内外参数和机器人手眼关系进行标定；然后控制机器人运动，使安装在机器人末端的摄像机在两个不同的位置取像；最后通过图像处理和立体视觉的方法来计算出平面工件在机器人基坐标系中的三维信息。试验表明该系统获取的工件定位信息精确。该系统为焊接机器人自主焊接奠定基础。