重载搅拌摩擦焊机器人性能分析及其闭环控制研究

将 １ 台 载 重 能 力 为 ３ ｋ Ｎ 的 重 载 工 业 机 器 人 改 造 为 搅 拌 摩 擦 焊 机 器 人 ，并 对 其 结 构 性 能 进 行 分析 ，发 现 该 机 器 人 结 构 强 度 和 振 动 特 性 虽 满 足 使 用 要 求 ，但 其 刚 度 在 某 些 工 况 下 还 不 符 合 要 求 ，导 致 搅 拌 摩擦 焊 机 器 人 定 位 精 度 低 、加 工 精 度 不 理 想 。 针 对 这 种 情 况 ，提 出 并 设 计 了 一 种 基 于 室 内 定 位 技 术 的 机 器 人闭 环 控 制 系 统 ，对 该 系 统 的 组 成 及 原 理 进 行 了 分 析 和 研 究 ，为 下 步 重 载 搅 拌 摩 擦 焊 工 业 机 器 人 系 统 的 实 现提 供 解 决 方 案 。

Performance Analysis of Heavy-load Friction Stir Welding Robot and its Closed-loop Control

Ａ ｈｅａｖｙ- ｄｕｔｙ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒｏｂｏｔ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔｈ ａ ｌｏａｄ ｏｆ ３ ｋ Ｎ ｗａｓ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ｉｎｔｏ ａ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｒｏｂｏｔ ， ａｎｄ ｉｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ．Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｂｏｔ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｗ ｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ， ｂｕｔｉｔｓ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｃａｎ
ｎｏｔ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｕｎｄｅｒ ｓｏ ｍｅ ｗ ｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ．Ｓｏ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｒｏｂｏｔ ｈａｓ ｌｏｗ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ． Ｆｏｒ ｔｈｉｓ ｃａｓｅ ， ａ ｃｌｏｓｅｄ- ｌｏｏｐ ｒｏｂｏｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｄｏｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ． Ｔ ｈｅ ｃｏ ｍ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｄ ， ｗ ｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｘｔ ｈｅａｖｙ ｄｕｔｙ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒｏｂｏｔ ｓｙｓｔｅｍ ．