基于轨迹编程的示教式焊接机器人控制技术

研究了基于PC 运动控制卡控制模式的焊接机器人控制系统,介绍了系统的体系结构.根据焊接机器人自身特点和焊接工艺要求,提出了基于轨迹编程的示教式编程方法,详细地介绍了轨迹规划过程中所涉及到的空间圆弧插补算法,阐述了示教再现的实现过程.最后运用了模块化编程思想,用C Builder6.0高级语言编写了示教编程软件,并解释了各功能模块的主要作用.该技术增进了机器人编程的可操作性和直观性,从而有利于焊接机器人在实际生产中的应用与推广.     

基于多特征点大型焊接件的视觉定位

采用机器视觉采集大型焊接件局部特征区域图像,根据大型焊接件的自身特点和焊接现场环境,通过数字图像处理方法,提取焊接件的特征区域并使用Hough变换计算出特征点的位置;采用"一目双位"方法,从局部到整体判断两个特征点的偏移量,从而计算出工件整体在平面内的偏移;通过计算机与机器人的通信,修改机器人的示教文件,更新焊接机器人的初始引导位置与修正机器人行走路径,最终完成对焊接件的定位与机器人自主示教。     

VPPA穿孔立焊机器人系统的运动学建模

建立3+1轴直角坐标型焊接机器人和二轴倾斜/回转变位机的运动学模型。采用三点定位法并结合齐次变换矩阵的特性,得到焊接机器人偏转轴、变位机倾斜轴及回转轴的安装位姿描述矩阵,进而得到了焊接机器人运动学正解及逆解、变位机正解。根据VPPA焊接立向上姿态的焊缝坐标系特点,计算了变位机倾斜角及回转角。以倍福工控机为主站,并使用实时工业以太网Ether CAT作为通讯手段,连接高精度伺服作为运动控制从站,依据本研究建立的运动学数学模型进行算法编程,下载到工控机,示教后进行了焊接轨迹行走实验,结果验证了运动学模型的有效性。     

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。     

焊接机器人在线示教

本文就焊接机器人在线示教方面进行了研究，当机器人处于零力控制状态下，操作人员（焊工）可以牵引机器人末端的焊枪对工件施焊，机器人实时记录整个示教轨迹及各种焊接工艺参数后，机器人根据这些在线参 数就能准确再现这一焊接过程，对缩短示教周期，提高焊接质量具有实际意义。     

用于球罐焊接的柔性导轨焊接机器人研究

针对大型球罐焊接的工程实践,开发出系列柔性轨道焊接机器人,实现球罐的全位置多道多层焊接;并针对研制过程中的难点对焊接机器人锁紧机构的设计、在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数控制、自主学习开放式专家系统进行详细说明.实践证明,该柔性导轨焊接机器人能够较好地完成复杂工件的多种焊缝的现场焊接.尤其是球罐全位置焊接的工艺要求.     

基于模拟退火算法的工件位置标定

从实用的角度分析了焊接工件的定位问题，提出了在机器人焊接条件下，基于模拟退火算法的工件位置标定算法。标定时，不需要增加其它的辅助设备，利用机器人示教功能获得少数参考点(大于或等于3点)的坐标，然后用模拟退火算法求出从工件模型到实际工件的位置变换矩阵。算法是通用的且具有较高的精度，标定算法的计算误差小于0．02mm。示教误差对工件位置标定有一定的影响，但是，示教误差会在一定程度上互相抵消，使得工件位置标定误差较小，通常小于0．5mm，极端情况下，标定误差小于0．9mm，可以满足焊接工艺的要求。如果焊接工件的位置标定是在路径规划之前进行的，规划时用到的位姿数据是对应真实世界中的数据，则路径规划的结果可以直接用于下载到机器人控制柜运行。     

一种一体化焊接机器人示教控制器的设计

设计了一种能够实现机器人示教编程、空间运动插补运算求解以及机器人运动控制的焊接机器人嵌入式示教控制器。采用UCOSII实时操作系统进行多任务管理,能够同时驱动四个主轴电机和两个附加轴电机运动,基于em Win图形库设计TFT液晶屏的显示功能,实现人机交互。设计基于逐点比较法的空间插补算法,大大降低系统对硬件的要求。最后通过xyz+R四轴焊接机器人实物仿真和MATLAB软件仿真对示教控制器进行模拟测试。测试结果表明,不管是平面轨迹还是空间轨迹,示教控制器都能在简单的操作下得到良好的再现轨迹,误差在1 mm之内。系统稳定性好,成本合理,利于直角焊接机器人的推广应用。     

免示教六轴焊接机器人在输电线路铁塔塔脚焊接中的应用

针对免示教六轴塔脚焊接机器人在输电线路塔脚焊接进行工艺试验,对去除加劲板的塔脚结构部件主焊缝进行全自动GMAW.验证了焊接工艺参数,检验了焊接工件的变形、焊缝外观及焊缝尺寸.将免示教六轴塔脚焊接机器人生产效率与原手工焊进行了对比分析.研究结果表明,免示教六轴塔脚焊接机器人,在输电线路塔脚焊接中,成形良好、焊缝外观优美呈...     

焊接自动线和焊接机器人

用于球罐焊接的柔性导轨焊接机器人研究 针对大型球罐焊接的工程实践,开发出系列柔性轨道焊接机器人,实现球罐的全位置多道多层焊接;并针对研制过程中的难点对焊接机器人锁紧机构的设计、在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数控制、自主学习开放式专家系统进行详细说明。实践证明,该柔性导轨焊接机器人能够较好地完成复杂工件的多种焊缝的现场焊接,尤其是球罐全位置焊接的工艺要求。     

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RobotStudio焊接机器人工作站仿真设计

以焊接机器人为研究对象,利用SolidWorks建模功能和RobotStudio仿真功能搭建了焊接机器人工作站。根据焊件的实际工况设置焊接系统参数,研究发现短路过渡的焊接方法适合薄板低碳钢的焊接。设计了供电供气系统,规划了焊接轨迹。为了提高机器人精度,采用TCP和Z、X法建立工具坐标,采用三点法设置工件坐标。创建了常用的I/O信号,并进行信号关联,使用焊接机器人专用的编程指令,编写完成了焊接程序。创建了碰撞监控,保证焊枪与焊件在示教和仿真运行时不发生碰撞。运用TCP跟踪功能验证了焊缝轨迹的准确性,调用计时器功能,记录焊接仿真时间。在示教器生产屏幕中不断优化焊接参数,从而得到理想的焊缝。通过对焊接工作站的仿真设计,有利于改善劳动条件,提高生产效率。     

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.     

Planning of circle locus for multi-path/multi-layer welding robot with automatical error-correction

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｏｒｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｌｏｃｕｓｐｌａｎｎｉｎｇｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ,ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｔｅａｃｈｉｎｇａｎｄｐｌａｙｉｎｇｉｓａｋｉｎｄｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ.ＢｕｔｔｏｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｏｆｎｉｐｐｌｅｓｓｈｏｗｎｉｎＦｉｇ.1,ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｎｏｌｏｎｇｅｒｓｕｉｔａｂｌｅ,ｔｈｅｒｅａｓｏｎｓａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ:(1)Ｔｈｅｎｉｐｐｌｅｒｅｑｕｉｒｅｓｍｕｌｔｉｐａｔｈ/ｍｕｌｔｉ…     

基于机器人的多层多道马鞍形焊缝自动焊接应用研究

针对含盆形坡口的马鞍形焊缝的多层多道焊,研究了一种基于工业机器人的自动化焊接方法,包括机器人运动轨迹规划、焊道排布、焊枪姿态设定、焊接参数设定、起弧收弧优化、自动排道软件设计等具体内容,并且针对3种不同规格的工件进行了焊接试验。试验结果表明,该方法能充分保证焊接质量和成形效果,同时还具有广泛的适用性。     

基于共享力觉遥示教焊缝辨识策略

在遥控焊接遥示教过程中,在探针遇到复杂焊缝或焊缝拐点,力觉遥示教自适应控制无法完成时,可通过共享技术完成遥示教.通过建立的基于共享技术遥示教焊缝辨识试验平台,完成操作员和机器人有效协同操作,确保操作模式的平稳转换,并可实时叠加执行控制命令.确定了力觉遥示教共享控制模式,通过系统自动切换的自适应示教与手动调整控制,操作者与远端机器人之间能够有效地实现控制权力的共享.进行了半盒形试件共享遥示教试验,遥示教再现位置精度小于±0.5 mm,满足遥控焊接工艺要求.     

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.     

基于改进多目标平衡优化器算法的点焊机器人路径规划

点焊机器人在工业领域内被广泛应用,合理的焊接顺序可以提高生产效率。为了实现点焊机器人的路径最优规划,针对点焊路径和工作时间建立多目标问题模型,提出一种融合改进快速非支配排序的多目标平衡优化器算法(DMONEO)。加入快速非支配排序,并采用生存评分策略替代拥挤度因子,可以更好地保持种群的多样性,防止DMONEO过早收敛。TSPLIB基准实验结果表明,DMONEO算法相比于其他算法性能表现更好。最后在实际点焊机器人的路径规划应用中进行仿真实验并与其他算法对比,结果表明提出的算法得到的优化效果更好,耗时更短。