移动焊接机器人动力学下的高精度焊缝轨迹跟踪控制

本文主要探讨了"基于移动焊接机器人动力学的焊缝轨迹跟踪控制"这一关键领域的研究。在现代焊接工艺中，精确的焊缝跟踪是至关重要的，它不仅要求机器人能稳定地沿着焊缝中心线移动，还要保证预期的速度和姿态控制，同时具备强大的抗干扰和鲁棒性。然而，传统的基于运动学的控制方法在复杂焊接环境中往往无法满足实时跟踪的需求，特别是在处理机器人惯性、电机动力学以及工件表面不平整等动态因素时。 作者吕学勤和张轲、吴毅雄首先构建了一个移动焊接机器人的非完整力学系统动力学模型，这是解决焊缝轨迹跟踪问题的基础。他们考虑到机器人在实际操作中的各种动态特性，如驱动轮差速设计导致的非对称运动、电机的电磁力矩以及工件表面的随机变化，这些都可能影响跟踪精度。 针对这些动力学特性，他们设计了一种滑模变结构控制器，这种控制器利用了动态模型的优势，通过实时调整策略来补偿外部干扰和不确定性，确保焊枪能够准确地沿着焊缝路径移动。滑模变结构控制技术的优势在于其自适应性和快速响应能力，能够在不断变化的环境中保持稳定的跟踪性能。 理论分析和系统仿真部分验证了这种动力学模型和控制算法的有效性，表明它们在提高焊缝轨迹跟踪的精度和实时性方面具有显著作用。这项研究为移动焊接机器人的离线编程、仿真和动态控制提供了强有力的理论支持，对于推动智能控制技术在焊接领域的应用具有重要意义。 总结来说，本文的主要贡献在于提出了一种结合移动焊接机器人动力学特性的焊缝轨迹跟踪控制策略，这将有助于提升焊接过程的自动化水平和工作效率，对于提升焊接行业的技术水平具有实际价值。通过深入研究和优化动力学模型及控制算法，未来有可能实现更精准、更稳定的焊缝跟踪，从而提高焊接质量并降低生产成本。