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

1、傳統(tǒng)的焊接機(jī)器人一般為3R結(jié)構(gòu)（前三個(gè)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(jī)器人難以完成焊接任務(wù)，主要原因是特殊的運(yùn)動(dòng)路徑導(dǎo)致機(jī)械臂控制困難。為此，本文基于機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)／動(dòng)力學(xué)特性研究，設(shè)計(jì)了容器接管專用焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
　　本文首先針對容器接管這個(gè)對象，進(jìn)行了焊接機(jī)械臂需求分析，并基于機(jī)械臂構(gòu)型分析設(shè)計(jì)了焊接機(jī)械臂結(jié)構(gòu)

2、。基于D-H方法，建立了焊接機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并給出了機(jī)器人的正解以及逆解，同時(shí)對機(jī)械臂的運(yùn)行路徑進(jìn)行了軌跡規(guī)劃運(yùn)動(dòng)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(xiàng)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(diǎn)位速度進(jìn)行擬合。
　　另一方面，對焊接機(jī)械臂進(jìn)行了動(dòng)力特性研究。根據(jù)拉格朗日方法建立了焊接機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，并基于此原理進(jìn)行了ADMAS仿真，獲得了焊接機(jī)器人在運(yùn)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(jī)械臂大小臂關(guān)節(jié)受力總體變化平穩(wěn)，但是在啟動(dòng)和停止時(shí)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(jìn)一步，以機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)特性研究為基礎(chǔ)，詳細(xì)研究了與之相結(jié)合的非線性PID控制方法，并在MATLAB中進(jìn)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(jì)了一套運(yùn)動(dòng)控制卡加伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)，編制了一套與此平臺(tái)相適應(yīng)的控制軟件，并進(jìn)