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.     

六足步行机器人腿机构绳传动系统设计与仿真

针对典型步行机器人腿机构绳传动系统的缺点,设计了一种简单、小巧、实用的新型绳传动系统,并将其应用到六足步行机器人腿机构上,由此完成了六足绳传动步行机器人整机的设计.运用ADAMS软件建立了虚拟样机,并选择典型的三角步态进行整机运动仿真,仿真结果表明所设计的步行机器人虚拟样机可按给定步态进行直线行走和转弯.在此基础上,制作了真实样机.经测试,机器人行走时机体稳定,且速度较快.为进一步研究六足绳传动步行机器人奠定了基础.     

弧焊机器人轨迹规划及应用研究

机器人弧焊技术,因焊接质量稳定、生产效率高等优势,在汽车工业中得到广泛的应用。在建立机器人弧焊工作单元的基础上,本文分析研究了弧焊工作站运动仿真、离线编程的实际应用及影响焊接质量的因素。通过使用轨迹优化仿真软件,指导焊接工装设计,降低投资成本;进一步的离线编程的使用使得虚拟轨迹与真实机器人运动轨迹挂钩,提高了工作效率和可靠性。通过实验对比及弧焊工作站的调试,讨论了焊接电流、焊接电压、机器人焊接速度对焊接质量的影响。     

基于ADAMS的机械系统优化设计研究

使用虚拟样机软件进行机械系统的运动学、动力学分析,通过创建参数化的机械系统几何模型并对其进行优化设计。该技术已经在工业设计领域得到广泛应用。本文运用ADAMS软件对肘杆传动机构进行优化设计,探讨了使用虚拟样机技术进行机械系统优化设计的方法和步骤。     

引水压力钢管现场组焊主从式爬壁机器人设计

为改善作业环境、提升焊接效率,设计研制了一种主从式爬壁焊接机器人系统。主机器人搭载焊枪并跟踪焊缝运动;从机器人负载送丝机等焊接相关设备并承载线缆拖曳力,跟随主机器人运动;主机器人与从机器人合作完成现场组焊作业。主机器人负载相对较低,运动灵活,可快速到达预焊位置并调节焊枪位置;从机器人负载能力较强,吸附稳定。主机器人与从机器人均采用永磁间隙吸附及轮式运动机构。为保证机器人全位置全姿态的焊接作业,通过静力学与动力学分析优化了吸附机构设计。焊接机构采用深度相机视觉跟踪模块,对焊缝坡口的识别精度可达1 mm。在此基础上,设计开发了基于ROS的控制系统,并试制了一套机器人样机,综合试验结果表明,机器人样机的运动性能和坡口识别跟踪精度满足工程应用需求。     

基于虚拟样机技术的机器人空间轨迹实现及仿真分析

针对虚拟样机技术能极大的减少产品开发成本,同时能很好的对产品进行分析和测试的特点.为了分析机器人运动轨迹特性,采用UG建立机器人样机模型,并将其导入ADAMS中创建虚拟样机.根据机器人运动学原理,结合MATLAB编程计算,对获取的数据采用样条函数驱动关节运动,实现了机器人多体系统在ADAMS中进行空间任意轨迹运动的功能.通过仿真求解,分析了机器人相关参数的运动特性.其结果为物理样机的研制提供了很好的参考依据,也为机器人碰撞检测打下基础.     

并联焊接机器人虚拟样机设计

设计出了并联焊接机器人虚拟样机的机构,并通过对并联焊接机器人并联构件间的干涉分析,计算出焊接机器人主要构件尺寸范围,利用Pro/E软件完成该并联焊接机器人各个部件的三维实体模型建造,并将各个零件进行实体装配得到该样机的实体模型,最后通过该软件中的干涉分析来完善该焊接机器人的虚拟样机.     

焊接机器人虚拟样机轨迹模拟和运动仿真分析

根据焊接机器人的结构特点,对其进行了模型简化,在对机器人进行正向运动学分析的基础上,运用Denavit-Hartenberg(D-H)矩阵法,求解出焊接机器人末端位姿的数学模型,完成了焊接机器人空间位姿的描述;运用ADAMS软件,建立了焊接机器人的虚拟样机模型,仿真得出了模型的末端轨迹,并与数学模型求解结果进行对比,验证了数学模型的准确性与可靠性;对其进行运动仿真分析,测量并研究了机器人各关节运动学参数的变化情况,为后续焊接机器人的设计和制造提供了依据,对于精确确定焊枪工作位置、确保焊接质量、降低产品废品率有重要意义.     

视觉机器人MAG焊接参数的在线规划系统

视觉弧焊机器人ＭＡＧ焊接参数在线规划是一种以提高弧焊机器人的适应能力为主要目标的焊接质量智能控制方法。本文建立了视觉机器人ＭＡＧ焊接参数在线规划实验系统，以接缝的重要特征尺寸及焊接时间为输入变量，焊接电流和焊接为输出变量，以控制ＭＡＧ焊熔透为目的，采用模糊数学模型描述上述输入输出变量之间的关系，进行了ＭＡＧ焊接参数在线规划试验，试验结果表明系统运行稳定可靠，熔透程度均匀一致。     

平面自主移动焊接机器人仿真实验

设计了一款全新平面自主移动焊接机器人。采用两轮差速轮式移动方式,与万向球形成三点支撑,二维十字滑块作为精确定位机构。采用全封闭式结构,小型化、轻量化。利用CATIA进行三维建模,排除干涉。为验证机构的正确性,在ADAMS中对虚拟样机进行了运动轨迹仿真。由于焊接机器人的机构特点,它在行走过程中会出现偏差。为了减小因机构在运动中出现的偏差,进行了仿真实验。得出通过对焊接机器人底盘增加磁力和调整两轮速比可减小偏差,进一步提高了其焊接跟踪精度。     

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...     

广东省自然科学基金资助项目（S2012010009058）；深圳市基础研究基金资助项目（JCYJ20140509172609165）；深圳市科技应用示范资金资助项目（KJYY20140530172729046）

在阐述弧焊机器人焊接工艺的电弧特性的基础上,分析了电弧长度控制系统的原理,采用模块化建模思想建立弧焊机器人电弧控制系统模型。基于所建模型进行了焊接机器人恒压、恒流送丝模型集成、仿真与分析,通过对比普通PID控制算法和增益调整型模糊PID控制算法在弧焊机器人弧长控制中的效果的基础上,提出了一种有效的焊接机器人恒压、恒流送丝的控制算法。所建模型和弧长控制算法的研究对于弧焊机器人熔池深度智能化过程控制的进一步深入研究具有一定的参考价值。     

基于激光传感器的弧焊机器人焊缝跟踪研究

采用激光扫描式传感器,设计了一套机器人焊缝自动跟踪系统。开发了相应的焊缝跟踪算法,包括直线、圆弧和直线圆弧组合连续焊缝的跟踪算法。探讨实现这些算法的相关技术问题。计算机仿真结果表明,该算法合理有效,可用于弧焊机器人焊缝在线跟踪作业,改善和提高机器人的焊接精度和质量。     

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。     

弧焊机器人离线编程与仿真技术的研究现状及发展趋势

根据中国弧焊机器人的应用情况和发展需要,传统的工业机器人在线示教已经不能满足生产需求,弧焊离线编程与仿真技术越来越受到生产厂家的重视.文中在分析弧焊机器人离线编程与仿真技术的特点基础上,详细阐述了焊接机器人离线编程与仿真技术目前在国内外相关领域的研究现状.特征建模、对工件和机器人工作单元的标定、自动编程技术等是弧焊机器人离线编程与仿真的核心技术,稳定高效的标定算法和传感器集成是机器人弧焊离线编程系统实用化的关键技术.     

冗余自由度弧焊机器人路径自主规划的优化控制

提出了冗余度弧焊机器人及其路径自主规划的概念,讨论了在机器人焊接作业中引入冗余自由度的意义,运用控制变量法作为解决弧焊机器人冗余的优化问题方法,提出了包括焊接姿态参数在内的多性能指标融合控制方法,定义了焊接姿态参数函数,运动位置约束函数,运动平稳性函数,针对空间复杂焊缝,运用该路径自主规划方法求得的各关节角变化范围小,机器人运动过程平稳,远离关节极限位置,并且能够满足焊接质量的要求,有效地解决了冗     

弧焊机器人工具参数标定

通过在末端安装不同的操作工具,可以利用机器人来完成各种作业任务,而工具参数的准确度直接影响着机器人末端的轨迹精度,因此研究一种准确、快速的工具参数TCF（Tool Control Frame)标定方法具有重要的意义,本文提出了一种标定工具参数的方法,该方法不仅可以标定工具参数的位置向量,还可以标定出姿态矩阵,利用该方法对本实验室的RHJD4-1弧焊机器人的工具参数进行了标定,标定结果表明,该方法是一种简便、可靠的机器人工具参数标定方法,并设计制造了标准工具参数标定杆,可保证在更换钨极或误动作导致碰撞载具的情况下,不需要重复执行工具参灵敏标定过程,就可以很方便,准确地实现工具校正,该方法也同样适用于其它类型机器人的工具参数标定。     

机器人弧焊成形系统中离线自动编程

目前的机器人离线编程系统大多采用图形示教方式建立机器人运动路径,然而这种编程方式对于复杂路径来说工作量仍是相当大的,而且对于路径规划直接计算得出的机器人位置数据及弧焊操作指令无法方便地形成机器人程序(relative job,JOB).文中以弧焊机器人为对象进行了离线自动编程的研究.利用MOTOMAN机器人的相对JOB数据交换格式,实现了MOTOMAN机器人相对JOB的离线自动编程,自动生成机器人程序.离线自动编程模块通过ODBC接口从弧焊成形系统中相应的规划数据库取得指令代码及数据,充分发挥数据库的优势,有利于离线编程系统的扩展.结果表明,研究的离线编程运行稳定,机器人动作连贯,焊接路径与设计吻合.     

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。