文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
冗余自由度弧焊机器人系统研究
姓名:刘斌
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:韩致信
20080401
摘要的现象。基于病毒遗传算法鱃建立了插接管道相贯线焊缝弧焊机器人以机器人为七自由度的弧焊机器人,主要用于插接管件相贯线焊缝的焊接。根据相和瓾矩阵变换法分析了机器人关节空间内的逆运动学问题,建立了任务空间中基于相贯线焊接特征参数的关节变量表达式,为相贯线焊接路径参数的优化提供实际算例的结果表明,各关节的运动学逆解唯一,符合焊接要求。在传统的遗传算法的基础上引入了病毒的概念,避免了产生局部优化和早熟最小能量优化为目标的综合轨迹规划算法,在机器人冗余自由度空间内确定了综合性能最优的关节姿态。研究了算法需满足的四大限定条件:肘点障碍碰撞回避条件,任务空间内轨迹运动精度条件,机器人极限安装高度限制条件,包含速度与关节力矩的动力学限制条件。应用的遗传算法工具箱和瓹编写的ぞ呦淞:隙圆褰庸艿老喙嵯吆阜旎『机器人能量最小轨迹的的病毒遗传算法计算过程进行了仿真。结果表明:机器人最末连杆三τ谇Υ棺刺钡墓旒K牡哪芰课W钚 1舅惴ㄎ扌杞谢魅逆运动学求解,避开了冗余机器人必须求解伪逆矩阵及奇异点等难点。本文的主要方法及其计算公式都是在现有相关理论的基础上针对七自由度弧焊机器人的具体结构和功能独立提出来的。针对插接管道的相贯线焊缝的特点,设计了一种冗余自由度焊接机器人。该贯线焊缝的特点建立了相贯线焊缝和焊枪位姿的特征坐标系,综合应用了几何法了设计参考。的关键词:冗余;弧焊机器人;运动学;相贯线;焊缝;遗传算法;硕士学位论文
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铖日期吩年‘月,作者签名::加晗缭耭日期:加昭年’耭/日学位论文版权使用授权书本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。作导研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均工、名名签签者师
第滦髀冗余自由度焊接机器人的研究背景及意义焊接是制造业中最重要的技术之一,自世纪初发展至今己有多年的历史了。目前,焊接已成为一门不可缺少的独立的制造技术,在制造业中没有一种技术能像焊接技术那样被制造商如此普遍地用于金属及合金的高效连接。目前,它在汽车、航空航天、机械制造、建筑、能源交通、石油化工及电子行业中的应用越来越广泛并采用了诸如激光、电子束焊等先进技术。随着人类社会的不断发展,保证产品的质量、提高劳动生产率和改善劳动条件成为现代各种制造技术必须解决的共同问题,同时大型重要构件的焊接越来越多,焊接作业的对象也呈现出日益多样化的趋势,在此种情况下,仅仅依靠手工焊接己难于满足焊接质量、焊接效率的要求和现代制造业本身发展的需要,迫切需要提高焊接过程的自动化。科学技术的发展,特别是电子技术、计算机技术、数控技术和机器人技术的发展,为焊接过程的自动化提供了技术基础,因此焊接自动化生产成为焊接技术发展的必然趋势同时也成为可能,而焊接机器人是焊接自动化中的一个典型代表。工业上管道之间的焊缝连接十分普遍,其中既有两管道端口之间的环形连接,也有两管道插接而形成的汀型或凸艿篮阜欤饬街趾阜斓暮附臃椒ㄔ焊接领域内分别成为环形焊【。可以看出管道焊缝是一条复杂空间曲线,而且焊缝截面形状变化较大,所以这就对焊接机器人提出了更高的要求。机器人学中指出,冗余自由度机器人是指具有的自由度多于完成某项作业任务所需的最少自由度的一类机器人。多余的自由度可以用来改善机器人的运动学和动力学特性,如增加灵活性、躲避障碍、回避奇异、优化主运动任务下的辅助操作指标、优化关节速度、加速度、力矩等。本文即在此背景下,设计了一种管道插接焊缝专用的七自由度弧焊机器人,对其运动学进行了深入的分析和研究,建立了焊缝和焊枪位姿的特征坐标系,提芷型硕士学位论文图煌嘈投越雍哥坠艿朗疽馔
焊接机器人的国内外发展现状出了一种基于焊缝位姿特征坐标系,综合应用几何法和瓾法的逆运