新型移动焊接机器人弯曲角焊缝跟踪控制系统研究

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1、摘要针对船舶等焊接制造中常见的角焊缝以及集装箱等焊接制造的弯曲角焊缝目前处于手工焊接或半机械化焊接现状，研制了一种基于旋转电弧焊缝跟踪的新型轮式移动焊接机器人。机器人采用了创新移动机构及旋转电弧焊缝识别方法，以满足平面大弯曲、折角以及复杂的角焊缝的自动化焊接要求，采用了模糊控制技术实现了机器人弯曲焊缝跟踪。论文包括以下几部分内容：首先，建立了移动机器人焊缝跟踪控制系统硬件平台。采用工控机构建控制系统，通过数据采集卡和数据输出卡实现工控机与传感器以及机器人之间的连接。其次，建立了旋转电弧传感信息处理控制系统。采用AT89C5

2、1单片机为核心的数字控制器，实现对旋转电弧传感中重要参数旋转频率的稳定调节。从旋转电弧传感器获得了焊缝的偏差信号。第三，设计了机器人焊缝跟踪协调控制算法。通过ADAM5；+MATLAB的先进仿真方法，着重研究了移动机器人二维运动平台与本体协调控制问题。采用并行控制思想，在简单模糊控制的基础上，设计了一种三模分段的模糊控制器，完成了机器人焊缝跟踪的协调控制。最后，实现了对直线、弯曲、折线以及复杂焊缝等几种常见的角焊缝的自动跟踪焊接。实验结果表明，该系统对以上几种焊缝均能达到良好的跟踪效果。关键词：轮式机器入；旋转电弧：焊缝跟

3、踪；模糊控制；弯曲焊缝AbstractABSTRACTAtpresent，thecommonfilletweldinshipbuildingandthebendedfilletweldincontainersweldingaremanuallyorsemi—mechanizedprocessed．Accordingtothisactuali劬akindofnew-stylemobileweldingrobotbasedonrotatingarcseamtrackingisdeveloped，Theinnovativemob

4、ilemachine，rotatingarcwelding，weldingseamrecognitionmethodareappliedintherobottosatisfytheautomationweldingrequestssuchasbended，flexedandotherirregularfilletweld，andthefuzzycontroltechniqueisadoptedtoirregularseamtrackingoftherobot．Thecontentsofthepaperincludethes

5、eparts：Firstly，thehardwareplatformofweldingseamtrackingcontrolsystemofthemobilerobotisestablished．Theindustrialcomputerisusedtoconstructthecontrolsystem．Theconnectionbetweentheindustrialcomputer，thesensorandtherobotisbuiltbydatacollectedcardanddataoutputcard．Secon

6、dly,theinformationprocessingcontrolsystemoftherotatingarcsensorisestablished．TheAT99C51isusedasdigitalcontrollercoreunittocompletesteadymodulationforrotationfrequencyintherotationarcsensor．Theweldingseamdeviationinformationisacquiredfromtherotationaresensor．Thirdl

7、y，theseam—trackingharmonicallycontrollingalgorithmofrobotisdesigned．ThroughtheadvancedsimulationmethodusedbyADAMSandMATLAB，theregulatedcontrolbetweenthe2-dimensionmovementplatformofthemobilerobotanditselfisimportantlydeveloped．Applyingparallelcontrolandonthefounda

8、tionofsimplefuzzycontrol，akindoffuzzycontroller,whichiSdividedintothreecontrolmodels，isdesignedtocontroltherobotonseamtracking．Finally,theautomatictrack