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《哈尔滨工业大学》 2006年
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机器人弧焊离线编程系统及其自动编程技术的研究

何广忠  
【摘要】: 根据我国焊接机器人的应用情况和发展需要,焊接机器人的离线编程与仿真技术是应当重视的新技术之一。智能化正成为离线编程系统的发展趋势,为研制出智能化的弧焊离线编程系统及满足遥控焊接的需要,本文针对机器人离线编程与仿真系统的基本支撑技术以及弧焊应用中的辅助编程技术进行了研究。 本文选择了Solidworks作为离线编程与仿真系统的运行平台,针对编程与仿真的基本功能需要,对系统的功能模块进行了划分,共有设备建模、工作单元布局、路径、运动仿真等十个基本模块。在系统实现中采用了三层关系的主要数据结构模型,即工作单元类、设备类和关节类。对各基本功能模块的特点和关键技术的实现方法进行了介绍,采用了一些新的编程技术,使得系统的实现更加方便合理,如采用结构化存储技术实现了设备对象的存储和重构,采用堆栈和线程技术有效地实现了机器人的运动控制等。 实现了六旋转自由度的工业机器人逆运动学求解的通用算法,该算法的思想是利用符号来表示机器人的各杆件参数,对机器人的正运动学方程进行扩展和求解。具体给出了在算法求解过程中的符号处理及计算过程,以及求解各关节角的方程组的构建方法,解决了在求解过程中的矩阵奇异问题,最终获得了六旋转自由度工业机器人逆运动学求解的通用解析解。实现了二旋转自由度变位机的通用逆运动学算法,该算法的思想是利用符号的方法来表示变位机的各杆件参数,并利用符号矩阵来表示变位机同世界坐标系的相对位置关系。给出了焊接位置的数学模型,通过系统中各坐标系间的位姿关系,构建了求解变位机关节角的运动学方程,最终获得了2R变位机关节角求解的通用解析表达式形式。这两个算法的实现保证了系统能够用于不同机器人和机器人系统的编程和仿真。 在基本功能模块的基础上,集成了以往焊接参数规划、路径规划等的研究成果,并对焊接特征建模技术、机器人放置规划技术、焊接路径的曲线描述方法进行了研究,形成了一个比较完整的、针对弧焊应用的辅助编程系统。在焊接特征建模实现中,将焊接特征分为板特征和接头特征,重点突出了焊缝建模的功能以及接头特征信息提取功能,焊接接头特征对象为特征建模系统和离线编程系统提供了统一的接口。给出了一种利用模拟退火遗传算法解决机器人弧焊应用中的机器人放置问题的方法,介绍了模拟退火遗传算
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP242.2;TG43

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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2 刘圣祥;高洪明;张广军;吴林;何广忠;;弧焊机器人离线编程与仿真技术的研究现状及发展趋势[J];焊接;2007年07期
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 冯胜强;基于UG的弧焊机器人离线编程与统计方法的焊接质量判定[D];天津大学;2010年
2 蒋明;激光飞行标刻系统及激光加工机器人控制与仿真研究[D];华中科技大学;2011年
3 吴翔;面向再制造的机器人三维视觉检测系统研究[D];大连海事大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 崔静静;机器人型钢切割离线编程技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 蔡烨程;基于SolidWorks的三维激光切割机自动编程软件研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 詹超;船体分段的机器人焊接路径规划与离线编程[D];上海交通大学;2012年
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7 郭世辉;基于CATIA平台的六自由度喷涂机器人编程控制及运动仿真[D];沈阳航空航天大学;2012年
8 董晓雨;机器人焊接工装的即插即用控制技术的研究[D];上海交通大学;2008年
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10 周青松;喷涂机器人人机交互及离线编程系统的研究[D];华南理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 巩妮娜;刘西拉;;从结构工程的角度看混凝土在冻融循环下的破坏标准[J];四川建筑科学研究;2005年06期
4 王丽艳;袁新明;;贮料对钢仓壁面静动压力特性的弹塑性分析[J];四川建筑科学研究;2006年03期
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9 李传瑞;王立涛;葛仁余;余小鲁;陈志浩;;CSP连轧过程变形的有限元分析[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年04期
10 张书权;王仲珏;代礼;文伟;胥锴;;0Cr18Ni9不锈钢焊接温度场的数值仿真[J];安徽工程大学学报;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 崔博文;陈剑;陈心昭;;工业机器人在噪声测量上的应用研究?[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 许春停;李萍;薛克敏;周明智;;筒形件滚珠旋压的模拟分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
3 石玗;梁卫东;黄健康;张裕明;;双丝旁路耦合电弧高效MIG焊控制系统研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
4 祁勇峰;崔建华;谢晓玲;;复杂结构进水塔抗震与稳定性研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 孙立宁;刘彦武;曲东升;李长峰;;靶定位并联机器人控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 方浩;李路;贾睿;窦丽华;;考虑地面影响因素的轮式机器人轨线跟踪控制联合仿真[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 张豫南;王双双;张健;宋杰;;基于虚拟样机的全方位移动平台运动控制研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 熊青春;王健强;;基于机构精度通用算法的机器人位姿误差建模[A];首届中国CAE工程分析技术年会暨2005全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2005年
9 马斐;张东升;张晓春;;基于变形量控制的充填体力学参数研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
10 张泽云;杨鑫华;兆文忠;刘寒龙;;构架焊接热源的仿真与应用[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张选利;柔性注压锚杆锚固特性研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
5 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
6 杨秀芝;低合金高强钢双丝焊热过程数值模拟及接头组织转变行为研究[D];华中科技大学;2010年
7 孙建;基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 张丽哲;经编针织物的计算机三维仿真[D];江南大学;2010年
9 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
10 袁志军;球管焊接数值模拟及焊接残余应力影响因素研究[D];南昌大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 户燕会;工业机器人的工作空间和误差补偿的分析与仿真[D];河南理工大学;2010年
3 梁鹏帅;基于OpenGL的三维可视地理信息系统初步设计[D];河南理工大学;2010年
4 师晶;一类三次代数曲线的插值和逼近[D];南昌航空大学;2010年
5 廖家平;基于光电传感器的智能焊缝跟踪系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
7 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
8 詹峰;井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究[D];山东科技大学;2010年
9 解卫卫;基于ArcGIS Engine的电力地理信息系统平台设计[D];山东科技大学;2010年
10 郑灿东;输电线路除冰机器人控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 颜永根;冷轧辊表面毛化技术现状与进展[J];宝钢技术;1995年06期
2 时国平;刘赣伟;;工业机器人示教盒系统的设计[J];兵工自动化;2006年05期
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5 刘达;王田苗;;一种解析和数值相结合的机器人逆解算法[J];北京航空航天大学学报;2007年06期
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8 吴林;张广军;高洪明;;焊接机器人技术[J];中国表面工程;2006年S1期
9 徐滨士;刘世参;史佩京;;再制造工程的发展及推进产业化中的前沿问题[J];中国表面工程;2008年01期
10 解振华;;努力实现中国再制造产业发展的新突破[J];中国表面工程;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 刘莹;陈大融;赵磊;;激光毛化新形貌的设计与试验研究[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈继民;大功率CO_2激光三维智能加工CAM的研究[D];北京工业大学;2001年
2 吴斌;大型物体三维形貌数字化测量关键技术研究[D];天津大学;2003年
3 张健;激光动态标刻系统研究[D];天津大学;2003年
4 梁喜凤;番茄收获机械手机构分析与优化设计研究[D];浙江大学;2004年
5 崔茂源;基于虚拟现实技术与监控理论的机器人示教系统研究[D];吉林大学;2004年
6 崔晨旸;三维模型检索中关键技术的研究[D];浙江大学;2005年
7 罗熊;机器人轨迹规划算法及其在虚拟环境下的投射式实现研究[D];中南大学;2004年
8 马跃洲;基于电弧声信号的CO_2焊质量监控方法研究[D];兰州理工大学;2005年
9 刘永;弧焊机器人工作站智能化技术研究[D];南京理工大学;2005年
10 吴庆阳;线结构光三维传感中关键技术研究[D];四川大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴春颖;LD泵浦Nd~(3+):YAG激光器及其毛化性能研究[D];沈阳师范大学;2011年
2 孟国军;工业机器人离线编程系统关键技术的研究[D];华中科技大学;2011年
3 詹超;船体分段的机器人焊接路径规划与离线编程[D];上海交通大学;2012年
4 宋芳芳;小型风力发电机叶片设计及仿真分析[D];浙江大学;2012年
5 赵兵;基于MAS技术的多机器人智能装配系统的任务规划[D];北京工业大学;2002年
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7 王颖娜;面向激光加工的六轴机器人离线编程研究[D];北京工业大学;2003年
8 陶其铭;机器人轨迹规划的研究[D];合肥工业大学;2003年
9 肖郑进;SCARA平面关节式装配机器人设计与精度分析[D];南京理工大学;2002年
10 赵才军;机器人工作空间及关节运动可靠性规划[D];南京理工大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘志红;高洁;姜飞;薛龙;;焊接机器人光电跟踪CCD传感系统的优化设计[J];北京石油化工学院学报;2010年01期
2 陈海秀;戴栋;王海俊;;新型机器人控制器在焊接系统中的应用[J];吉林大学学报(信息科学版);2012年04期
3 黄政艳;;焊接机器人的应用现状与技术展望[J];装备制造技术;2007年03期
4 董娜;高洪明;张永和;李海超;吴林;;用于遥控焊接的管道全位置焊接装置[J];焊接学报;2009年08期
5 李海超;杜霖;董娜;高洪明;;管道全位置遥控焊接装置控制系统[J];焊接学报;2010年09期
6 焦恩璋;陈美宏;;弧焊机器人的离线编程和轨迹控制[J];焊接技术;2009年12期
7 张博;赵建国;马跃进;;基于可控步长的散热器相贯线焊缝焊接插补控制算法[J];焊接技术;2010年07期
8 吕鹏;孟正大;;弧焊机器人离线编程的实用化技术[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年S1期
9 吴翔;马孜;胡英;王文标;;工件表面柔性修复系统的现场整体标定[J];计算机集成制造系统;2011年11期
10 杨辉;董辉跃;;基于工业机器人的纸基蜂窝芯零件填料工艺研究[J];机械科学与技术;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 殷子强;张广军;袁新;赵慧慧;吴林;;人机交互式机器人弧焊再制造系统设计[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
2 张天宇;甄舒;谢元立;李万君;;IGM K5智能离线编程系统在轨道客车转向架上的应用[A];第八届中国智能交通年会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜宏旺;接管焊接机器人关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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4 冯胜强;基于UG的弧焊机器人离线编程与统计方法的焊接质量判定[D];天津大学;2010年
5 梁志敏;遥控焊接机器人任务空间的三维重建研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 张华军;大厚板高强钢双面双弧焊新工艺及机器人自动化焊接技术[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 魏秀权;机器人遥控焊接非结构化环境力觉辅助装配策略研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
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10 赵树恩;基于多模型智能递阶控制的车辆底盘集成控制研究[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 莫立东;基于Nios Ⅱ的焊接摆动器伺服系统设计[D];沈阳大学;2010年
2 周刚;垂直关节型6自由度机器人笛卡尔空间轨迹规划的研究[D];华南理工大学;2011年
3 秦佳;爬行小车机器人焊缝图像识别与压缩算法研究[D];南昌大学;2011年
4 于红战;柴油机排气阀自动堆焊技术及质量控制[D];江苏科技大学;2011年
5 孟国军;工业机器人离线编程系统关键技术的研究[D];华中科技大学;2011年
6 马宁;六自由度工业机器人的轨迹生成分析及仿真系统[D];华中科技大学;2011年
7 杨海涛;基于WinCE的弧焊机器人控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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10 刘国权;机器人视觉焊缝轨迹跟踪及深度信息提取[D];南昌大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 石立宝,徐国禹;自适应进化规划及其在多目标最优潮流中的应用(Ⅱ)——基于自适应进化规划的多目标最优潮流[J];电力系统自动化;2000年08期
8 李志民,李卫星,王永建;基于熵理论的最优潮流代理约束算法[J];电力系统自动化;2001年11期
9 刘盛松,侯志俭,蒋传文;基于混沌优化和BFGS方法的最优潮流算法[J];电力系统自动化;2002年10期
10 孙勇智,韦巍;基于人工免疫算法的电力系统最优潮流计算[J];电力系统自动化;2002年12期
【相似文献】
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7 赵扬;机器人磨削叶片关键技术研究[D];吉林大学;2009年
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9 李文杰;基于本体的分布式知识库系统研究[D];天津大学;2004年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 殷子强;遥控焊接虚拟示教技术研究[D];哈尔滨理工大学;2007年
2 韩锐;基于SolidWorks的机构运动仿真研究[D];西安理工大学;2004年
3 高立萍;基于Solidworks的弩机信息管理与运动仿真研究[D];西安理工大学;2005年
4 彭波;基于SolidWorks的粉末冶金拉下式成形模CAD系统的开发[D];中南林学院;2005年
5 汪海志;基于IntraWeb的SolidWorks标准件库图文信息系统[D];武汉理工大学;2004年
6 谢玉敏;精冲模CAD及三维动态演示系统的研究[D];合肥工业大学;2004年
7 冷长林;企业产品的数字化研究与应用[D];华北工学院;2003年
8 张帆;轮轨式提梁机主框架三维建模及有限元分析[D];西南交通大学;2010年
9 孙惠娟;基于数字化技术的机床高速主轴系统开发与研究[D];西华大学;2010年
10 刘萍萍;面向企业应用的Solidworks软件二次开发[D];南京理工大学;2004年
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