对于adams＋matlab的移动焊接机器人运动仿真

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1、学兔兔www.xuetutu.com基于ADAMS+MATLAB的移动焊接机器人运动仿真MobileweldingrobotbasedonA队MS+MATLABsimulationmovement王帅，张华，叶艳辉＼／＼NGShuai，ZHANGHua。YEYan．hui(南昌大学江西省机器人与焊接自动化重点实验室，南昌330031)摘薹：基于虚拟样机技术对在狭小空间内实现焊接自动化的移动焊接机器人进行研究。采用两自由度轮式移动平台，与万向球形成三点支撑，十字滑块作为二级精确运动平台，配合旋转电弧传感器可完成对平面焊缝的精确跟踪。建立了移动焊

2、接机器人数学模型并讨论其运动学方程。在ADAMS中建立虚拟样机并验证其正确性。针对本移动焊接机器人机构特点，采用ADAMs+MATLAB联合仿真技术对移动焊接机器人移动平台进行分析，使用PID控制对两驱动轮转速进行仿真控制，仿真得出了速度响应曲线，为物理样机实验提供了理论基础。关键词：移动焊接机器人；虚拟样机；运动学方程；联合仿真；PID控制中圈分类号：TP391文献标识码：B文章编号：1009—0134(2015)o3(上)一0028—04Doi；10．3969／J．1ssn．1009-0134．2015．03(I-)．090引言确运动平台

3、作为主要跟踪机构，其由两相互垂直的滚珠随着工业的不断发展，焊接技术作为基础技术之丝杠机构组成，能在平面内任意往复运动，具有运动平一，对于航天航空、船舶制造、特种工业制造等起着决稳、精度高和可靠性好等特点。定性的作用。人工焊接作为传统焊接手段，受到环境恶劣、生产率低下等的制约。随着自动化水平不断发展，自动化焊接设备被引入到工业制造中。其中，移动焊接机器人作为典型的焊接机器人，拥有可靠稳定、保证焊接质量等优点，被广泛应用到船舶焊接中。由于移动焊接机器人是一个复杂的被控对象，移动机构的机械误差、焊接过程中的扰动、轮胎与地面之间I箜I1移动焊接机器人

4、结构的摩擦等因素都会使得机器人产生偏差，使其运动特性受到影响。本文针对狭小空间内平面焊缝自动化焊接的焊接自动化系统中最重要的问题是焊缝跟踪与实移动焊接机器人进行了建模，讨论了其运动学模型以及时控制。因此，焊接传感器决定了移动焊接机器人的焊跟踪偏差，最后利用ADAMS与MATLAB联合仿真技术接跟踪精度。本移动焊接机器人选用旋转电弧传感器作对于虚拟样机进行仿真，以指导物理样机焊接实验，减为实时传感。电弧传感不受弧光、磁场、飞溅等因素干少实验次数，降低研发成本。扰，焊炬与传感器制为一体，使得检测点与焊接点统一1移动焊接机器人结构建模，保证了检测的

5、实时性。其中旋转电弧传感具有旋转频率高、跟踪精度好，且其旋转半径和速度可调等优如图1所示，为移动焊接机器人结构图，采用轮式点，更加适用于狭小焊接环境。移动平台，具有两个独立自由度，配合万向球构成三点支撑，两轮以差速形式使得移动平台转动，当两驱动轮2移动焊接机器人运动学模型及偏差分析以同速反向运动时，移动平台可完成转弯半径为零的圆移动焊接机器人是一个空间内多自由度模型，所以周运动。根据焊接精度要求，选取十字滑块作为二维精其在空间内运动学计算非常复杂。为了实现移动焊接机收稿日期：2014-09-07基金项目：国家863计划项目(2013AA041

6、003)；江西省科技支撑计划项目(20133BBE50030)作者简介：王帅(1990一)，男，天津人，硕士研究生，研究方向为移动焊接机器人设计仿真与优化。【28l第37卷第3期2015—03(上)学兔兔www.xuetutu.com器人的运动仿真，必须建立其数学模型，该模型也是研究其控制算法的基础。如图2所示，为移动焊接机器人焊接跟踪模型。简化模型，假设移动焊接机器人为刚性结构，驱动轮与地面为刚性接触，且做纯滚动，将其建立在笛卡尔平面坐对于左右两驱动轮的角速度∞，、∞与速度矢量的标下。关系式为：(8)如图2所示，在笛卡尔坐标系下，可由移动焊

7、接机器人移动中心点A(x，Y，)推导出机器人执行末端旋转电弧传感器实时焊接点h(x，y，)的运动学方程：图2移动焊接机器人焊接跟踪模型贝-Lcos~定根义点A为移动焊接机器人移动中心点，焊接初始nj]·Evl+位置焊据接点h具移动中心点距离为L，L为变量，由水平式滑块所走位移决定，即取决于水平驱动步进电机的脉冲个数。可驱动轮直径为D，驱动轮外侧到机器人移动中心推建立焊缝中一参考点C(x，Y。，)，并在移动焊接点距离为t。定义焊缝中一点C为焊接参考点，C点与=h点=出机器人参考坐标系中得出其速度矩阵：之间行程焊接偏I1差向量己=(el，e2，e

8、3)。车体纵轴线与x轴=SCCS一十正方向夹角为，焊缝在c点切线方向与x轴正方向夹文V’COS_三0{宝0cc巾巾≯≯=●001角为。Yc·sin．一∞巾nS●2．