一種簡易焊接機械手路徑規(guī)劃及其仿真研究.pdf

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2、主席韭塞塞評閱人韭塞室龔題驗2013年05月摘要焊接機械手已成為車身柔性焊接的重要組成因素。在焊接過程中，規(guī)劃出一條將所分配的焊點全部焊接，同時所用時間最短的焊接路徑，對提高機械手的工作效率有很重要的意義。然而現(xiàn)階段，我國絕大多數(shù)汽車企業(yè)在解決機械手焊接路徑規(guī)劃問題時，主要依靠設計者的工程經(jīng)驗，缺乏理論分析，經(jīng)常出現(xiàn)規(guī)劃不合理的現(xiàn)象，從而導致機械手工位生產周期過長。因此，提出合理的路徑規(guī)劃方案，通過仿真軟件進行仿真與驗證，規(guī)劃出一條最優(yōu)

3、焊接路徑就顯得很有必要。論文首先對焊接對象進行分析，根據(jù)焊點的特征確定了簡易機械手的機械結構總體方案。控制系統(tǒng)采用工控機、PLC結合的控制方案，并設計了系統(tǒng)上位機和下位機軟件技術方案，同時分析了各個模塊的功能和作用。本文研究的重點是機械手路徑規(guī)劃問題。在規(guī)劃之前，首先研究了焊點和點焊工藝以及它們對焊接路徑規(guī)劃的影響。緊接著提出了路徑規(guī)劃的數(shù)學模型一TSP問題。對比分析了現(xiàn)有路徑規(guī)劃算法自身的優(yōu)缺點，結合機械手工程應用的實際環(huán)境，選擇以遺

4、傳算法作為路徑規(guī)劃的數(shù)學算法。分析了遺傳算法在路徑規(guī)劃問題中的具體應用，并結合TSP問題求解的特點，確定了遺傳算法求解過程中的具體方案，如：編碼方式為順序編碼、評價的標準為焊接時間最短、選擇方法為錦標賽選擇法，為改善算法的性能，采用改進交叉算子和變異算子。最后，以MATLAB作為路徑規(guī)劃仿真軟件，并編寫了相應的規(guī)劃程序，對簡易機械手的焊接路徑進行仿真與驗證，確定了一條時間上最優(yōu)、行程上最短的焊接路徑。關鍵詞：路徑規(guī)劃，焊接，遺傳算法，M