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弧焊机器人结构设计与运动学、轨迹规划研究

杨新刚  
【摘要】:从21世纪先进制造技术发展来看,焊接自动化生产已是必然趋势。 焊接自动化的发展经历了完全手工焊、半自动焊和专机机械化自动化焊, 目前的趋势是机器人自动化、柔性化和智能化。世界主要工业国焊接机 器人应用己很普遍,而我国的焊接机器人不仅数量少,且国产化程度很 低,因此进行相关研究以推进焊接机器人的应用和国产化、产业化非常 必要。 本文在参考大量的文献资料的基础上,结合项目的要求,主要研究 了机器人方案确定、所确定机器人方案的运动学分析和基于示教的轨迹 规划。首先,分析了弧焊机器人的结构特点,并根据工作空间要求、作 业特点,确定了一种5自由度悬挂式构形。其次,按照焊接工艺的要求, 确定了机器人的性能参数并进行了样机设计。再次,通过齐次坐标变换 矩阵,建立了所选方案的运动学方程式,给出了运动学正逆解和雅可比 矩阵。第四,使用ADAMS软件,建立了机器人的虚拟样机并进行了运动 学仿真。第五,提出了一种可行的机器人示教方案,并进行了相关实验。 第六,针对作业对象,提出了由示教点获得工具路径的方法。第七,考 察了机器人轨迹规划方法,按照作业要求,基于示教所得轨迹,进行了 机器人轨迹规划并对规划的结果进行了仿真。


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