六自由度焊接機(jī)器人軌跡規(guī)劃及離線編程仿真的研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，機(jī)器人在人類(lèi)的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。機(jī)器人技術(shù)是融合了電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等多種新興技術(shù)的一種高新技術(shù)，同時(shí)，提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度也是很多人不斷研究的方向。隨著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越多，對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。在無(wú)論是在焊接，裝配還是噴涂等領(lǐng)域中，都對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡有著較高光滑性要求。同時(shí)，離線編程的發(fā)展，也降低了機(jī)器人操作難度，同時(shí)對(duì)機(jī)器人軌跡規(guī)劃變得更人性化。故本文主要對(duì)機(jī)器人軌

2、跡規(guī)劃和離線編程仿真兩個(gè)方向進(jìn)行研究。
　　針對(duì)六自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)研究，建立基于D-H坐標(biāo)系的連桿結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解的表達(dá)式。針對(duì)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)，提出了反變換法的推導(dǎo)過(guò)程。通過(guò)Matlab軟件驗(yàn)證機(jī)器人正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)正確性。接著對(duì)機(jī)器人工具坐標(biāo)和焊件工件坐標(biāo)進(jìn)行分析，為焊接軌跡規(guī)劃打下基礎(chǔ)。
　　機(jī)器人的軌跡規(guī)劃包括空間位置規(guī)劃和姿態(tài)規(guī)劃。在規(guī)劃之前，簡(jiǎn)要分析了焊接工藝，提出了擺動(dòng)焊接的適用場(chǎng)合。接著對(duì)空間直線和空間圓弧進(jìn)

3、行位置規(guī)劃插補(bǔ)，利用四元數(shù)與姿態(tài)矩陣的轉(zhuǎn)換分析了兩個(gè)不同姿態(tài)四元數(shù)變化。利用球面插值曲線對(duì)機(jī)器人姿態(tài)進(jìn)行插補(bǔ)。然后提出了S型加減速曲線分析法，利用時(shí)間離散對(duì)位移的歸一化，分析運(yùn)動(dòng)情況。接著對(duì)傳統(tǒng)擺焊軌跡進(jìn)行改進(jìn)，在速度轉(zhuǎn)角處添加過(guò)渡圓弧，并利用插值算法對(duì)此進(jìn)行分析。
　　結(jié)合上面的研究分析，利用Solidworks API進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立模型并對(duì)焊接軌跡進(jìn)行離散，離散點(diǎn)處建立姿態(tài)坐標(biāo)。通過(guò)API語(yǔ)句進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人離線仿真