容器接管焊接機械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制系統(tǒng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的焊接機器人一般為3R結(jié)構(gòu)（前三個關(guān)節(jié)為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)），靈活性較高，能適用于大部分的焊接場合，但是存在成本高、適應(yīng)性差等問題。特別是如容器接管的焊接，操作空間狹窄，使得普通的焊接機器人難以完成焊接任務(wù)，主要原因是特殊的運動路徑導(dǎo)致機械臂控制困難。為此，本文基于機械臂的運動學(xué)／動力學(xué)特性研究，設(shè)計了容器接管專用焊接機器人的控制系統(tǒng)。
　　本文首先針對容器接管這個對象，進行了焊接機械臂需求分析，并基于機械臂構(gòu)型分析設(shè)計了焊接機械臂結(jié)構(gòu)

2、。基于D-H方法，建立了焊接機械臂的運動學(xué)模型，并給出了機器人的正解以及逆解，同時對機械臂的運行路徑進行了軌跡規(guī)劃運動模式的研究。結(jié)果表明，基于樣條擬合方法的誤差比三次多項式擬合的誤差小，且樣條擬合方式速度曲線更為平滑。因此，本文采用了樣條曲線擬合方法對點位速度進行擬合。
　　另一方面，對焊接機械臂進行了動力特性研究。根據(jù)拉格朗日方法建立了焊接機器人的動力學(xué)模型，并基于此原理進行了ADMAS仿真，獲得了焊接機器人在運行過程中速度加

3、速度和關(guān)節(jié)力矩等參數(shù)，研究了這些參數(shù)的變化特性和影響關(guān)系。研究表明:機械臂大小臂關(guān)節(jié)受力總體變化平穩(wěn)，但是在啟動和停止時關(guān)節(jié)力矩產(chǎn)生較大跳變，這對控制精度產(chǎn)生極大影響。進一步，以機械臂動力學(xué)特性研究為基礎(chǔ)，詳細研究了與之相結(jié)合的非線性PID控制方法，并在MATLAB中進行了模擬仿真，與傳統(tǒng)PID參數(shù)相比控制精度有了較大的提高。
　　最后，基于以上原理設(shè)計了一套運動控制卡加伺服電機的控制系統(tǒng)，編制了一套與此平臺相適應(yīng)的控制軟件，并進