多機器人協(xié)作弧焊焊接中的機器人運動規(guī)劃研究.pdf

1、隨著生產(chǎn)制造過程復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)的基于單機器人的生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足生產(chǎn)任務(wù)的需求。多機器人協(xié)作系統(tǒng)得益于自身的特點，提供了更好的靈活性，更強的負載能力，有能力完成一些單機器人無法或者難以完成的任務(wù)，更好的完成工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，從而有望突破傳統(tǒng)單機器人系統(tǒng)的應(yīng)用瓶頸，因此，多機器人協(xié)作系統(tǒng)已經(jīng)成為當前機器人領(lǐng)域的研究熱點。目前，許多國外的機器人廠商也都推出了各自的多機器人協(xié)作系統(tǒng)，但目前缺乏針對多機器人協(xié)作弧焊焊接的相關(guān)研究;而國內(nèi)的研究

2、多集中于理論方面，尚無任何國內(nèi)廠商推出多機器人協(xié)作系統(tǒng)。
　　在弧焊焊接領(lǐng)域中，多機器人協(xié)作焊接平臺同樣有著非常良好的應(yīng)用前景。然而，雖然多機器人協(xié)作焊接平臺具備許多優(yōu)點，但在一些復(fù)雜的焊接任務(wù)中，尚難以充分發(fā)揮出這種優(yōu)點。這其中，如何為每個機器人規(guī)劃出合理的運動軌跡，是進一步提高多機器人協(xié)作焊接系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用所面臨的一個問題。針對此問題，本文深入研究了多機器人協(xié)作弧焊過程中各機器人的運動規(guī)劃問題。
　　首先探討了焊縫位姿與

3、焊槍位姿的幾何模型，給出了焊縫坐標系與焊槍坐標系的建立方法，分析了不同焊接姿態(tài)的特點，并選取船型焊姿態(tài)作為焊接姿態(tài)約束。以此分析為基礎(chǔ)，深入探討了多機器人協(xié)作焊接過程中需要考察的要素，包括了焊接姿態(tài)、機器人構(gòu)型、碰撞檢測等;根據(jù)這些要素，提出了兩個規(guī)劃指標:系統(tǒng)靈活性指標和系統(tǒng)關(guān)節(jié)位置指標;然后詳細分析了多機器人協(xié)作系統(tǒng)中的碰撞檢測，給出了相應(yīng)的碰撞檢測方法;綜合以上分析，提出了完整的多機器人協(xié)作運動規(guī)劃方法;同時以馬鞍形曲線焊縫為典型

4、研究對象，詳細說明了該方法的應(yīng)用。
　　為了驗證提出的運動規(guī)劃方法，基于實驗室所搭建的由一臺焊接機器人Motoman VA1400與兩臺夾持機器人Motoman HP20D、Mitsubishi PA10-6C構(gòu)成的三機器人協(xié)作焊接仿真平臺為研究對象，首先研究了該系統(tǒng)的運動學;隨后使用Visual C++對SolidWorks軟件進行二次開發(fā)，建立了一個適用于多機器人協(xié)作系統(tǒng)的三維仿真平臺;基于該仿真平臺，分別完成了雙機器人與三機