骑座式相贯线焊缝机器人焊接轨迹规划与控制

"骑座式相贯线焊缝焊接机器人连续轨迹规划 (2010年)" 本文主要探讨了骑座式相贯线焊缝焊接机器人的连续轨迹规划问题，这是一种在大型压力容器和管道工程中广泛应用的焊接技术。相较于传统的手工焊接，机器人焊接能减轻劳动强度，提高焊接质量。北京航空航天大学机械工程及自动化学院的研究团队设计了一种独特的机器人结构，该机器人固定在相贯的筒体上，以适应相贯线焊缝的焊接需求。 焊接机器人的轨迹规划至关重要，它涉及到焊枪末端在六维空间中的连续而光滑轨迹的生成。这一轨迹应被设定为时间的函数，确保焊枪以恒定速度或预设速度曲线运动。论文中提到了两个关键的概念：位置规划和姿态规划。 1. 骑座式相贯线焊缝焊接机器人结构 该机器人由四爪卡盘固定在相贯的筒体上，具有5个自由度，包括腰部旋转轴、水平平移轴、竖直平移轴以及两个圆弧导轨（大圆和小圆）。这种设计允许独立控制焊枪的位置和姿态，使得焊枪末端的位置控制与姿态控制得以解耦，从而更精确地拟合焊缝轨迹。 2. 机器人焊枪末端的位置规划 位置规划的目标是让焊枪端部的位置不断接近焊缝轨迹，即让焊枪坐标系与焊缝坐标系重合。在实际操作中，研究人员通过弗莱纳-雪列矢量方法来规划焊枪端点的运动轨迹。这种方法可以推导出轨迹的时间函数和焊枪的规划矩阵，为实际的轨迹控制提供理论依据和算法支持。 3. 仿真验证 为了验证所提出的轨迹规划方法的有效性，研究者利用Matlab进行仿真。通过对一相贯线焊接轨迹的仿真，结果显示，该方法能够有效地控制焊枪端点的轨迹，满足焊接过程的需求。 这篇论文提供了骑座式相贯线焊缝焊接机器人的轨迹规划理论和算法，为实际应用中的机器人焊接提供了科学的指导。这种方法对于提升焊接效率和质量，尤其是在复杂焊缝的处理上，具有显著的价值。同时，该研究也为后续的机器人轨迹规划研究提供了基础和参考。