焊接机器人焊接工艺参数与空间轨迹联合规划
第8期2018年8月组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool &Automatic Manufacturing Technique
No.8Aug.2018
文章编号:1001-2265(2018)08-0144-06 DOI:10.13462/https://www.wendangku.net/doc/8713348772.html,ki.mmtamt.2018.08.037
收稿日期:2017-10-14;修回日期:2017-11-08
?基金项目:国家自然科学基金(51405140);湖北省自然科学基金重点项目(2015CFA112);湖北省教育厅优秀中青年科技创新团队项目(T201505)
作者简介:王君(1977-),男,湖北蕲春人,湖北工业大学教授,博士,研究方向为机器人技术及先进制造技术,(E -mail)junwang@https://www.wendangku.net/doc/8713348772.html,;
通讯作者:陈智龙(1993-),男,湖北襄阳人,湖北工业大学硕士研究生,研究方向为机器人技术,(E -mail)651698683@https://www.wendangku.net/doc/8713348772.html,三
焊接机器人焊接工艺参数与空间轨迹联合规划?
王君,陈智龙,李书廷,汪泉,任军
(湖北工业大学机械工程学院机器人技术研究中心,武汉 430068)
摘要:为提高焊接效率,改善焊接质量,对焊接机器人焊接工艺参数与空间轨迹进行联合规划,提出一种实时性高二可控性强二焊接误差小的轨迹规划方法三通过在执行器末端增加虚拟关节,建立合适的虚拟关节模型,并将焊接工艺参数用虚拟关节的关节变量表示,在机器人关节空间进行轨迹规划,使得焊接工艺参数的控制更加直观二便捷三利用虚拟关节模型结合B 样条曲线仿射不变的特性,通过控制真实关节的运动曲线,来对焊接工艺参数进行间接控制三以求解最优时间解为目标,进行焊接工艺参数与关节空间轨迹的联合规划三采用ABB Robotstudio 工具软件进行仿真,编写焊接机器人作业程序,以平面直线型焊缝为例进行试焊,结果显示该方法是可行的,有效的三关键词:虚拟关节;焊接工艺参数;轨迹规划;B 样条曲线中图分类号:TH162;TG506 文献标识码:A
Combined Planning between Welding Parameters and Space Trajectory for Welding Robot
WANG Jun,CHEN Zhi-long,LI Shu-ting,WANG Quan,REN Jun
(Center for Robotics Research,School of Mechanical Engineering,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China)
Abstract :In order to improve the welding efficiency and quality ,this paper studies the combined planning between welding parameters and space trajectory for welding robot and proposes a trajectory planning meth-od with high real-time performance ,strong controllability and small welding error.By adding the virtual joint at the end-effector ,the appropriate virtual joint model is established and the welding process parame-ters are represented by the virtual joint variables.The trajectory planning is carried out in the robot joint space ,which makes the control of the welding process parameters more intuitive and convenient.By using the virtual joint model combined with the B-spline curve affine invariant ,the welding process parameters are indirectly controlled by controlling the motion curve of the real joint.To solve the optimal time solution as the goal ,the welding process parameters and joint space trajectory joint planning.Under the simulation with ABB Robotstudio software on the flat linear welding ,the results show that the method is feasible and effective.
Key words :virtual joint ;welding process parameters ;trajectory planning ;B-spline curve
0 引言
自20世纪60年代以来,焊接机器人开始取代人工焊接,具有自动化程度高,工作灵活,生产效率高,可连续工作等优点,焊接机器人在机械加工,兵器工业,汽车制造业等领域应用广泛[1]三在焊接过程中,合理的空间轨迹规划,可以提高焊接质量和焊接效率,降低焊接成本,对实际的工业生产具有重要意义[2]三
针对焊接机器人的轨迹规划,国内外已展开了许多研究,K Abdel-Malek [3]通过数学分析的方法进行轨迹规划,在运行轨迹准确的前提下,保证焊接过程的顺利进行;TP Pachidis [4]采用视觉传感系统进行整体路径的轨迹规划,该方法焊接质量高,焊接误差低;张珂[5]通过识别坡口特征,寻找焊接坡口并检测机器人
与焊缝坡口间的夹角,并实时调整机器人本体和焊炬的位姿,该方法精度高,可行性强;汪苏[6-7]采用弗莱纳-雪列矢量对焊枪端点的运动轨迹进行了有效地规划,为骑坐式相贯线焊缝的轨迹控制提供了依据和算法支持,并采用加权模糊专家系统对骑座式相贯线焊接机器人焊枪的工作角和行走角进行规划,有效的完成焊接过程焊枪的姿态控制三陈长亮[8]使用路径控制模块,生成3次B 样条曲线焊接路径,使用粒子群优化算法逆向推导坐标点位姿,解决焊接过程所需的路径分割问题,减小了焊接轨迹误差三
虽然国内外学者对焊接机器人的轨迹规划做出大量深入的研究,但很少有人考虑空间轨迹与其它因素之间的相互影响关系三焊接过程中焊接工艺参数的选
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