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移动机器人角焊缝轨迹跟踪仿真及智能控制系统

郑国云  
【摘要】:目前大型结构件的角焊缝跟踪主要是靠接触式传感器来实现的,接触式传感器存在探头磨损大、易变形等问题。本文以旋转电弧为传感器的平面自主移动机器人为平台实现平面弯曲角焊缝的跟踪。 首先针对原有基于汽车式原理的移动机器人机构的不足—机构复杂、难于控制,重新设计了轮式机器人机构,采用了中间两轮差速驱动,前后对称布置一万向轮的结构,增加了机构的灵活性并降低了控制的难度。 然后引入了虚拟样机技术,使用“Pro/E Wildfire+Mechanism/Pro 12.0+MSC.ADAMS 12.0+MATLAB 6.5”的软件组合,对新设计的轮式机器人进行仿真。尝试了一种机械系统和控制系统共用一个模型的新的仿真方法。利用Pro/E Wiidfire强大的实体建模功能对新设计的移动机器人建模,然后通过Mechanism/Pro 12.0将模型导入MSC.ADAMS 12.0环境下,以此作为MATLAB 6.5 Simulink的控制系统模型中的对象模型模块进行联合仿真。本文在假定机器人能准确识别焊缝的前提下分别对直线焊缝、斜线焊缝和曲线焊缝进行了运动控制仿真。为控制算法的确立奠定了基础。 最后研究了以旋转电弧为传感器的角焊缝识别方法,着重考虑了熔敷铁水对电弧扫描信号的影响,对理想情况下的仿真分析与检测信号进行比较,形成加权数组。利用该数组对实际检测信号加权并通过频谱法分析以求得焊缝偏差信号。利用仿真获得的控制方法对角焊缝进行跟踪控制,取得了良好的效果。


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