混合式弧焊机器人编程语言

在对机器人语言的特点和系统构成分析的基础上,开发了混合式弧焊机器人语言.该语言除了具有一般程序设计语言所必需的顺序、分支、循环和子程序以外,还具有弧焊机器人所必需的机器人运动控制和焊接等相关功能.为了实现这些功能,设计了HAWRL的数据表示方法、指令集和变量,提出了数据和程序分离的程序结构形式.从而使得HAWRL兼有机器人级机器人语言简单易用以及任务级机器人语言编程效率高的优点.试验表明,应用HAWRL可以高效、快速、容易地生成机器人程序并被正确地执行;同时,它也提供了机器人和外部设备的统一接口.     

智能弧焊机器人的运动学建模

对智能弧焊机器人的实时轨迹跟踪问题,提出了一种新的运动学建模：焊缝切线法。该方法是根据焊缝跟踪系统判断焊缝的弯曲程度,确定机器人的运动学模型。用该方法建立了四轮移动机器人的运动方式和机器人终端效应器(焊枪)的运动方式之间的关系。试验结果表明,该模型具有良好的控制特性和精确性,能满足焊接工程应用的要求。     

弧焊机器人在汽车拖拽架焊接的应用

使用弧焊机器人工作站,配套以专用焊接夹具或工装,采用MIG等焊接工艺,组成高效、柔性焊接系统,对汽车零部件包括底盘、车身覆盖件以及动力系统各类零部件进行弧焊焊接。机器人工作站设置考虑了操作的安全性和环境保护要求,利用机器人系统本身的优势开发了强大的应用程序,采用友好和简易的编程界面,操作简单、易学。焊接夹具设计考虑了空间的复杂定位、定位点选择合理、定位方式正确,有效防止了变形。论述了该系统焊接汽车拖拽架等零部件过程。通过现场调试及测试,该套系统能保证产品质量,提高生产效率,减少成本消耗。     

弧焊机器人起始焊接位置图像识别与定位

起始焊接位置的识别和定位是实现机器人智能化焊接的第一步,在分析焊缝接头类型的基础上给出了起始焊位的定义.采用CCD摄像机在自然光条件下获得待焊工件图像,由起始焊位的定义分析了起始焊位识别的方法.提出一种局部范围内由粗到细的两步精确定位方法.首先求取焊缝和工件边界交点作为初始值.第二步以该点为中心建立一个小窗口,在此局部范围内检测角点.根据设定的判断标准,可充分利用原图像的丰富信息和边缘提取后的结构化信息.结果表明,对规则焊缝,初始值与实际初始焊位能很好吻合,而对不规则的焊缝,初始值偏离实际位置.文中提出的两步定位方法则能准确的识别和定位具有明显边界的规则和不规则焊缝的初始焊接位.     

弧焊机器人示教编程器的设计

提出了一种基于嵌入式CPU模块的弧焊机器人示教编程器的设计方案.基于该方案开发设计的示教编程器不仅能够实现机器人常用的示教操作,还提供了非常强大的程序编辑能力;克服了传统示教编程器程序编辑功能差、操作灵活性差的缺点.实际应用表明,该示教编程器能高效灵活简单地完成复杂焊接任务的示教与程序编辑,并且具有很强的抗电弧干扰能力、友好的人机界面和完备的功能.     

弧焊机器人的视觉控制

提出了一种基于局域网的多层次结构的弧焊机器人视觉控制方案，它由人机交互层、运动规划层、运动控制层和伺服控制层构成，其中后面三层构成本地实时控制器。利用上位计算机作为人机交互层，完成视觉测量、运动命令生成、焊枪控制和人机交互。本地实时控制器实现在线运动规划和实时运动控制。根据在线视觉测量结果，形成机器人的运动目标，实现焊缝自动跟踪与焊接。对V形坡口焊缝的摆焊试验结果，验证了所给出的弧焊机器人视觉控制的有效性。     

V01弧焊机器人关节减速比的测量与计算

提出了V01弧焊机器人关节减速比的测量方法。该方法根据基本的几何原理把减速比的测量转化成了机器人关节末端所处位置三维坐标的测量。最后根据该方法测量并计算得到了V01弧焊机器人6个关节的减速比。结果证明,该方法简单可行,测量结果具有较高的精度。     

混合式弧焊机器人语言编译解释系统

开发了混合式弧焊机器人语言(hybrid arc welding robot language, HAWRL)编译解释系统.通过分析源代码、目标代码的特点,提出了由词法/语法分析、语义分析、错误处理、符号表管理及代码生成五个阶段构成的编译解释系统体系结构.在对HAWRL关键词进行分类的基础上,开发了词法/语法分析、语义分析和目标代码生成模块.并对HAWRL源程序进行了编译解释试验.结果表明,开发的编译解释系统不但能正确地把HAWRL源程序解释为PAMC运动程序,而且为用户对错误程序的调试与修改提供了最大程度帮助.     

弧焊机器人工件坐标系快速标定方法

机器人执行操作任务之前需要进行工件坐标系的标定，传统方法是使用昂贵且复杂的测量设备进行。提出一种新的快速标定工件坐标系的方法，该方法无需额外测量设备，仅采用机器人内部编码器数据和坐标变换计算来求取机器人工件坐标系相对于基坐标系的齐次坐标变换矩阵，且操作方便，标定精度高。针对MOTOMAN SK6弧焊机器人，将该标定方法嵌入了自行开发的离线编程软件中。以此算法和离线编程为基础，完成了机器人写字。试验结果验证了标定算法的有效性。     

开放式弧焊机器人系统控制软件的开发

基于Visual C 开发环境和PComm32PRO动态链接库,采用多文档模板技术和动态菜单技术开发了开放式弧焊机器人系统的控制软件.首先,分析了作为机器人遥控焊接系统组成部分的焊接机器人的控制软件的功能需求与构成;然后,分别开发了作为单独的焊接机器人所需的控制软件模块,包括运动控制模块、在线指令模块、状态监控模块和运动程序模块四个模块.最后,通过对开发的机器人控制软件系统的实际应用,表明开发的各个软件模块的正确性和稳定性,对机器人控制的有效性,同时也发现该软件系统对用户的使用非常方便、简单.     

弧焊机器人运动学仿真软件的设计与开发

为提高焊缝跟踪的效率,降低焊接成本,开展了弧焊机器人运动学仿真的研究.本实验室中机器人为六自由度的弧焊机器人,应用Pro/engineer软件进行机器人单体建模,建成七个单体,然后导入到VRML中进行组合移动,在VRML中每个单体作为一个结点.在MATLAB环境下制作软件界面,运动角度及位置的精确移动也采用MATLAB进行矩阵运算,利用D-H方法和代数法求解机器人的运动学的正解及逆解问题.结合VRML和MATLAB,开发出高效低成本的弧焊机器人的运动学仿真软件.     

弧焊机器人应用与推广

分析了我国目前开发、生产、使用弧焊机器人，以及开发弧焊机器人控制程序的方式，结合便携式弧焊机器人实例，阐述了以低成本方式开发小开型化、经济型弧焊机器人的方法，以及推动弧焊机器人应用和推广的途径。     

爬行式全位置弧焊机器人

简述了焊接工艺过程自动化的必要性和国内外发展现状。重点介绍了大型工件工地焊接用爬行式全位置弧焊机器人的研究和开发。设计思路新颖,设计方案合理,自动化程度高。实验结果证明样机运行平稳、可靠,具有很好的跟踪精度。研究成果在国内外弧焊过程自动化方面处于领先地位。     

厚板弧焊机器人自定义型焊道编排策略

多层多道焊路径的自动规划是实现厚板机器人焊接的关键技术之一.对典型的单面V形和双面K形坡口多道焊路径规划策略进行了研究,建立了基于图形多层多道焊离线规划模块,通过特征建模、焊接顺序、焊道参数及规划类形等设置,系统可自动生成多层多道焊路径的位置和姿态,重点推导了自定义型多道焊路径规划策略,并对单面V形坡口多层多道S形焊缝进行自定义型路径规划,实现了机器人多道焊的仿真和运动程序的快速生成,提高了示教灵活度和效率.     

遥控弧焊机器人语音再现技术研究

为了使弧焊机器人操作者对遥控焊接临界状态或极限不正常恃况及时监控．避免遥控焊接中断和焊接事故。依据遥控弧焊机器人工作原理和语音集成电路MSPSOC32N的语音合成算法．采用语音再现技术．设计了基于有限词汇的语音提示卡。在遥控孤焊机器人上进行了调试运行．结果表明：语音提示卡能时遥控焊接过程进行有效监控,增强遥控孤焊机器人控制系统的稳定性,提高了焊接效率。     

弧焊机器人自适应简化数学模型

分析了熔化极Ar CO2混合气体保护坪中机器人焊缝自适应控制过程数学模型,运用这个模型可以时机器人熔化极和非熔化极惰性气体保护焊等的自适应过程进行控制。     

焊接机器人再制造中结构光传感器的标定

在基于焊接机器人的柔性再制造平台中,对零件破损部位的三维测量是获取再制造模型的关键步骤.文中提出了一种结构光传感器系统的快速标定方法,对柔性再制造线结构光三维扫描测量系统进行了标定.标定过程中首先采用平面靶标法标定出 CCD 摄像机线性模型的内外参数,然后通过靶标上的结构光条纹的像求解出光平面方程,确定结构光光平面与摄像机的位置关系.在标定出结构光测量系统的各个参数后,即可以求得零件破损部位特征点的三维坐标,从而获得破损零件的再制造模型.该方法标定过程简单,精度较高,易于实现现场标定.

Abstract：

On the flexible remanufacture platform based on welding robot, 3D ranging of the damage parts is the key step to obtain the remanufacturing data. This paper proposes a rapid calibration approach and calibrates the line structured-light 3D ranging system in the flexible remanufacture platform of the welding robot. The calibration includes the following steps: first, calibrates internal and external parameters of the camera by a planar pattern; second,solves parameters of the light plane by the structured-light strip in the image, which determine the relationship between light plane and camera, and then calculate 3D coordinate of the feature point on the damage parts to establish remanufacture model. The approach is easy, simple and accurate.     

弧焊机器人立向焊接工艺

基于弧焊机器人对构件的立向焊接位置的焊接工艺进行了研究,通过大量实验研究焊接速度、焊接电流、焊接电压等人工调节因素对焊接质量的影响;总结针对该系统的各因素的调整方法和量值。实验表明,参数的适当改变使该系统能应用于立向位置的焊接,从而解决了指定构件的立向焊接。     

管道插接焊缝位置及焊枪位姿建模

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对弧焊机器人工作的特殊要求,在不失一般性的基础上,建立了焊缝位置及焊枪位姿的数学模型,以坐标系的形式定量描述了焊缝及焊枪的位置和方向,确定了能够准确描述焊枪姿态的参数:工作角、行走角和自转角,并给出了计算方法.通过对相贯线焊缝特征的分析,发现相贯线上任意点的切线始终与过该点的两个圆柱切平面的交线重合,在此基础上提出了一种简单的建立焊缝特征矩阵的计算方法.该模型对管道插接具有通用性,对焊接工艺的建模与仿真以及机器人焊接的建模与离线编程具有重要意义.