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《新疆大学》 2019年
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白车身焊接机器人运动分析及轨迹优化研究

方建文  
【摘要】:面对车身众多的焊点,为了满足企业的快节奏、大批量、高效率的生产,节省人力物力资源,越来越多的焊接工位已被机器人所取代。然而,车身的焊装是汽车生产过程中尤为重要的一环,焊接质量的好坏,直接影响到整车质量,所以说,点焊机器人的焊接过程就显得尤为重要。本文针对焊枪在进入焊点或离开焊点时,起始终止速度变化较大的问题,对电焊机器人的各运动关节角进行轨迹优化,以减少产生的冲击和振动,保持焊点的准确性,延长机器的使用寿命。首先对白车身的结构和应用焊接机器人的白车身生产过程进行研究,分析了车身侧围总成的特点,在此基础上列举焊接过程中的影响因素,最后分析了点焊工艺以及焊接机器人工位布局对轨迹规划的影响,为论文后续的研究提供了必要的理论支持。其次以Panasonic TA-1800G2焊接机器人为例,对机器人的位置和姿态进行了描述,研究了坐标系之间的坐标变换,根据该机器人的连杆参数,基于D-H坐标理论,求得机器人的运动方程。依据运动方程,结合实际参数,对机器人进行了正逆运动学分析。然后介绍了关节空间轨迹规划的几种常用方法并对进行了分析,接着引入了B样条函数,对B样条曲线的几何性质展开研究,在B样条插值法为基础上,建立三次B样条曲线数学模型,为使该曲线通过各焊点所对应的焊接机器臂关节空间位姿,反算曲线控制顶点,并对通过在控制顶点两侧添加辅助控制点的方法对机器人各关节进行轨迹优化,接着对运动轨迹中的角速度、角加速度进行了分析,提高了机器人运动过程的平滑性。最后,在速度,加速度,加加速约束下分别进行优化,利用MATLAB软件中的Robtics Toolbox对比分析了改进三次B样条插值和三次样条插值轨迹的异同点。通过比较分析得出,在关节空间采用改进三次B样条曲线规划转角运动优于三次B样条和三次样条插值,由仿真图形显示出,临近焊点位置时运动平稳,没有剧烈的颤动和冲击,有效地保持焊点的准确性,最后在Robot Studio中进行了仿真验证。
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP242;TG409;U468.21

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