弧焊机器人焊缝跟踪系统与位移运动学研究

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1、摘要论文题目：弧焊机器人焊缝跟踪系统与位移运动学研究学科专业：机械电子工程研究生：蔡勇指导教师：+刘宏昭教授摘要签名：婺签名：毯2．j签名：星：l笼丝I弧焊机器人运动及其焊缝跟踪系统是焊接自动化的热点研究领域之一。本学位论文对弧焊机器人的焊缝跟踪系统进行了分析，对关节机器人运动学位移正、逆问题进行了求解，并使用MATLAB平台编制了相应的仿真程序进行了验证。主要研究内容如下：研究了焊缝跟踪系统的图像检测和坐标点提取的方法，对基于视觉信息反馈的控制过程进行了描述。随后使用Windows环境下的程序设计工具

2、vc++6．0开发了一个焊缝提取调试程序。通过调用跟踪系统内部函数，程序可以设定、调整提取特征值坐标所需的参数，并实时的观察图像采集显示焊缝的结果。为了利用焊缝跟踪系统提取的焊缝位置信息来修正末端执行器的轨迹，需要求解机器人运动学逆问题，并利用求解结果来驱动各关节电机运动。论文对机器人运动学求解采用前置D．H坐标的分析方法，先推导出了机器人的运动学正解，随后利用该机器人运动学结构的特点，推导出了机器人逆解中位置解，再借助手y誓欧拉角的方法求解了机器人姿态解，同时分析了求解过程中的问题。最后使用MATLA

3、B中的图形用户界面(GUI)的工具设计出交互程序。通过编辑框给定各关节转角，求解正解的数值和空间图形。进而利用编辑框给定机器人的末端位姿，模拟焊缝跟踪系统得到的焊缝位置坐标，通过GUI程序求逆解并显示出机器人跟踪此焊缝动作的一系列位置点，并把这些逆解位置点连接成空间曲线，来展示弧焊机器人各个关节和末端操作器的模拟运动过程。本论文以一套完整的激光视觉焊缝跟踪系统的弧焊机器人为研究对象，有关研究方法和结论对结构相似的机器人或空间机构也有着参考意义。关键词：弧焊机器人；视觉焊缝跟踪；运动学正解；运动学逆解；I

4、ViATLABAbsWaetTitle：WELDINGSEAMSTRACINGSYSTEMONROBOTANDITSKINEMATICSRESEARCHMajor：ElectromechanicalEngineeringName：YongCAISignatureSupervisor：Prof．HongzhaoLIUSignatureAbstractAre-weMingrobotanditsseamauto缸纵瞄nga∞thehotspotsinweldingautomationresearch．Anar

5、e-weldingrobotsystemanditsSeamsVisualTrackingsystem(sva3a∞analyzed．Theforwardkinematicsanalysis删andinversekinematicsproblem(IKP)aresolved，andverifiedbysimulatedsoftwareofMATALB．TheimagedetectingandextractingmethodofSVTaleresearched，andthecontrolprocessba

6、sedoninformationofvisualfeedbackisdescribed．Then,aC++6．0dialogboxprogram，whichisthemostpowerfulprogrammingtoolinWINDOWSenvironment，isdevelopedforimageextract．Itcansetanddebugtheprocessingandextractingparameters，watchextractedpicturesinthedialogprogram．It

7、isrequiredtosolveIKPwhentheextractedseanlpositioninformationisusedtocalibratethetrajectoryofEnd-effeeter．UsingtheresultsofIKP)robotmaydriveeacharticulationtomovetoitsdestination．UsingprepositionD-Hcoordinatemethod，theFKAisdeducedatfirst．Then,invirtueofth

8、especificstnletureoftherobot,theIKPsolutionis&coupledintopositionsolutionandattitudesolution．Inprocessofsolvingattitudesolution,thetoolofZ-Y-ZEulerangles’isintruduced．Atlast,themulit-solutionoflKPiSanalyzed．Finally，theposi