旋转电弧传感弯曲焊缝移动焊接机器人结构设计

设计了一种基于旋转电弧传感的弯曲焊缝轮式移动焊接机器人机构，采用中间两轮差速驱动，前后对称布置一万向轮的结构，增加了机构的灵活性并降低了控制的难度；用两个直流伺服电机控制十字滑块实现左右与上下运动，采用旋转电弧传感器使焊枪与传感器一体，不仅结构紧凑，而且具有实时性。支撑焊枪的支板采用组合装配方式，对于折角变化频繁或折角较大的焊缝使用增加一转动关节的支板。该机器人结构紧凑、灵活，可实现对平面弯曲船形焊缝及各种平面弯曲角焊缝的自动焊接。     

移动焊接机器人结构设计与路径规划

针对大型焊接件生产中存在的大范围复杂焊缝以及狭窄空间内部焊接条件恶劣的情况,设计一种新型移动焊接机器人。采用3个独立驱动的OMNI全向轮作为机器人的移动机构,同时在移动机构底盘安装支撑轮及可调节磁吸附装置,并设计五自由度机械臂作为焊接执行机构;对机器人移动平台与机械臂分别进行运动学分析以及整体运动学分析,推导出机器人末端执行器与驱动轮、机械臂关节角位移之间的函数关系;针对曲率变化较大的焊缝难以焊接的问题,提出基于改进粒子群优化算法的多段直线逼近曲线的移动平台路径规划算法,并用MATLAB仿真验证了该路径规划算法可以完成任意曲率曲线的焊缝离散化,在满足焊接精度的前提下,能够减少焊缝离散点数目,提高了移动平台路径规划的效率。     

焊接自动线和焊接机器人

德国公司生产的全自动焊接装置[德]；焊接机器人制造汽车的承重结构[英]；Z4新型焊接机器人[德]；旋转电弧传感弯曲焊缝移动焊接机器人结构设计；弧焊机器人摆动跟踪时摆幅与频率的模糊模式识别。[编者按]     

无线移动焊接机器人控制系统

为了解决焊接生产过程中辐射强、烟尘大、危险性高的问题,设计了一种基于Cortex-M3核处理器的无线移动焊接机器人控制系统。该系统以Cortex-M3核的STM32处理器作为主控制器,低功耗无线芯片SX1212作为通信模块。针对无线移动焊接机器人系统的可靠性和电机运行精度进行了测试。测试结果表明,该系统具有结构简单,响应速度快,抗干扰能力强等优点。     

管道全位置焊接机器人结构设计与分析

针对长输油气管道焊接效率低、劳动强度大和焊接质量不稳定的问题,研制了一种管道全位置焊接机器人。根据野外施工特点,采用模块化设计方法,确定了焊接机器人结构,主要包括行走机构、焊炬调节机构和送丝系统三部分,并对其结构特点和工作原理进行了分析。根据机械模型建立了机器人的运动学方程,进行了仿真和试验研究,仿真结果表明：该机器人可以完成对应壁厚钢管的焊接,且焊接质量良好。     

移动焊接机器人控制性能评价方法研究

基于混合动力系统驱动的移动焊接机器人是一个非线性、强耦合的系统,控制参数对系统的控制特性影响不同。为改善焊接机器人的控制特性,有必要研究一种评价方法来探讨这些参数对系统的影响程度。系统的控制特性主要包括:运行性、稳定性、经济性三个方面。基于移动焊接机器人的综合评价模型,提出了一种结合信息熵和核主成分分析的综合评价方法。信息熵用于建立系统综合评价模型,核主成分分析将数据线性化并降维。研究结果表明,在保证系统信息量的基础上,该方法能较好地处理和分析各种指标数据之间的非线性关系,减少综合评价分析处理的数据量,可以提高焊接机器人系统的综合评价效率。     

移动焊接机器人的研究现状及发展趋势

将移动机器人技术和焊缝跟踪技术结合起来构成移动式的焊接机器人,在大型结构件的自动化焊接中,有着广阔的应用前景。研究了移动焊接机器人的关键技术,并对移动焊接机器人在国内外的研究现状及发展趋势进行了比较全面地介绍。     

基于移动焊接机器人动力学的焊缝轨迹跟踪控制

焊缝跟踪的高精度要求使得跟踪系统动力学问题愈加突出.建立了移动焊接机器人具有非完整力学系统形式的动力学模型,并设计了基于移动焊接机器人动力学和十字滑块协调控制的滑模变结构控制器,考虑了焊接机器人的惯性、电机动力学、工件表面不平度等因素对跟踪精度的影响.理论分析和系统仿真证明了动力学模型和滑模变结构控制算法在焊缝轨迹跟踪中的正确性和有效性.为智能控制方法在移动焊接机器人中离线编程、仿真和动态控制奠定了重要基础.     

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。     

焊接自动线和焊接机器人

基于立体视觉的遥控焊接机器人任务空间三维建模;机器人遥控焊接力觉传感与控制进展;基于焊件三维装配体的机器人焊接离线编程;冗余度弧焊机器人位置优化建模及算法;用于TIG焊的机器人化综合装置[俄];     

移动焊接机器人的空间拓扑结构分析

对移动焊接机器人的拓扑结构进行了分析.移动焊接机器人的基本结构主要为差速驱动的移动机器人本体配合快速调整的焊枪悬臂十字滑架.根据焊枪悬臂位置的不同可细分为焊枪位于车体前面、侧面、驱动轮的轴线上,或者焊枪悬臂可以绕驱动轮轴线中点旋转四种情况.结果表明,不同的拓扑结构,具有不同的运动行为以及跟踪适应性,其中焊枪位于两驱动轮轴线上的拓扑结构控制简单、运动灵活、焊接空间可达性强,在曲线以及大角度折线跟踪中不失为一种较为理想的选择.为不同的焊接应用场合选用不同的拓扑结构提供了选择依据.     

基于OpenCV的移动焊接机器人视觉系统自主标定方法

标定工作是实现机器人视觉计算的前提.根据移动焊接机器人工作场合的特殊性,基于OpenCV,提出一套针对手眼双目视觉系统的自主标定方法.自动提取角点,自主筛选有效标定图像序列,由亚像素角点提取结果求取相机内参数,由同时刻获取的标定图像对估算双目间几何矩阵,由标定板面在摄像机坐标系下位姿矩阵改变量间接求取摄像机运动矩阵,用最小二乘法快速计算出手眼关系.标定试验结果表明,相对于传统的Matlab标定工具箱,该方法能够满足用于机器人焊接的视觉系统所需标定精度,同时因无人为参与可很大程度地提高移动焊接机器人的自主性.     

Seam-tracking based on dynamic trajectory planning for a mobile welding robot

A new seam-tracking method based on dynamic trajectory planning for a mobile welding robot is proposed in order to improve the response lag of the mobile robot and the high frequency oscillation in seam-tracking. By using a front-placed laser-based vision sensor to dynamically extract the location of the weld seam in front of torch, the trend and direction of the weld line is roughly obtained. The robot system autonomously and dynamically performs trajectory planning based on the isometric approximation model. Arc sensor technology is applied to detect the offset during welding process in real time. The dynamic compensation of the weld path is done in combination with the control of the mobile robot and the executive body installed on it. Simulated and experimental results demonstrate that the method effectively increases the stability of welding speed and smoothness of the weld track, and hence the weld formation in curves and corners is improved.     

移动焊接机器人大折角角焊缝跟踪及工艺

针对移动焊接机器人大折角角焊缝自动跟踪焊接过程中,因折角处的焊接速度难以保持恒定,导致折角顶点处焊缝不均匀问题,提出了根据焊接速度实时在线调整焊接电流的方法.首先对大折角处机器人焊缝跟踪进行运动学分析,在折角处焊接速度以余弦规律变化,保证焊接的正常进行.同时根据焊接过程焊接速度的变化,在线调整焊接电流的思想,通过试验进...     

基于轨迹动态规划的移动机器人焊道自动跟踪

针对大型构件复杂轨迹焊缝自动焊中的移动机器人跟踪控制滞后和焊接轨迹频繁振荡等问题,提出一种基于轨迹动态规划的焊道跟踪方法. 利用结构光传感器检测区域超前于电弧的优势,实时获取焊接区前方焊缝位置特征信息实现对焊道轨迹宏观走向的超前感知,基于焊道等距逼近思想动态规划移动机器人运动轨迹,结合电弧传感技术实时检测焊接偏差信息,通过机器人本体与机载执行机构的协同控制对焊接轨迹进行动态补偿. 结果表明,该方法提高了复杂轨迹焊缝跟踪中焊接速度一致性及焊接轨迹平滑度,改善了焊道弯曲或折角处的焊缝成形质量.     

基于高斯基模糊神经网络的移动焊接机器人焊缝实时跟踪

对所研制的焊接移动机器人建立了运动学模型并设计了基于高斯基模糊神经网络的焊缝跟踪控制器.采用Denavit-Hartenberg(D-H)齐次坐标变换法分析了机器人本体和滑块对焊炬点位姿的运动学行为,建立了较为完整地运动学模型.在此基础上.提出了采用高斯基模糊神经网络实现焊缝实时跟踪的方法.采用高斯函数作为隶属函数,以滑块位置和小车方位角作为输入,焊炬的转向调整角作为输出,利用神经网络的自学习和自适应能力,实现模糊隶属函数和控制规则的在线修改.焊缝跟踪试验验证了所设计控制器的有效性,其跟踪精度可始终控制在±0.5 mm以内,满足实际焊接工程的需要.     

修焊机器人非线性关节系统建模与控制算法

针对所研制修焊机器人关节存在死区、间隙等高度非线性环节,影响系统动态响应性能与作业路径精度的问题,采用粒子群优化的方法辨识了含间隙非线性环节的机器人主动关节模型,结合辨识结果采用间隙补偿切换控制算法,并综合采用基于速度逆运动学的前馈反馈复合控制,提高了主动关节的角度跟踪控制精度.控制算法的实际试验结果显示,机器人各主动关节联动控制下的机器人末端作业单元直线路径的平均误差0.2 mm.结果表明,所采用软件算法有效弥补了低精密度减速器的不足,降低硬件成本.