基于动力学移动焊接机器人建模与焊缝跟踪的研究

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1、ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringMODELINGANDRESEARCHONSEAMTRACKINGFORMOBILEWELDINGROBOTBASEDONDYNAMICSbyZhangDongmeiSupervisor:AssociateProf.LiKaiMarch2012原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外

2、，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机

3、构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文基于动力学的移动焊接机器人建模与焊缝跟踪研究摘摘摘要要要焊接技术的自动化、柔性化和智能化是提高焊接质量、提高生产效率、降低制造成本的保证。采用机器人焊接已经成为焊接技术自动化的主要标志。移动焊接机器人灵活性高、活动范围广，在大型构件的焊接生产中具有良好的应用前景。但是移动焊接机器人具有非完整约束，而且在运行过程中不确定性因素多，影响其在复杂环境或高精度焊接作业中的应用。本文从运动学和动力学出发

4、，考虑不确定性因素的影响，设计了焊缝跟踪控制器，以期提高移动焊接机器人的鲁棒性，从而提高焊接质量。本文以基于视觉管道环焊机器人为研究对象，主要完成以下几方面内容：1基于状态空间法建立了移动焊接机器人的运动学方程。基于Lagrange法建立了移动焊接机器人的动力学方程。2根据建立的运动学和动力学模型设计运算法则。在移动焊接机器人控制器设计中引入非完整约束条件来限制横向滑动的大小，避免转动瞬心的坐标超出机器人的轴距，以保证机器人的稳定性。基于运动学振荡器的构想，设计运动学控制法则；考虑不确定动态参数的影响，采用backstep

5、ping算法推导动力学控制法则。根据Lyapunov稳定性判据验证控制算法的稳定性。应用MATLAB仿真，结果表明所设计的控制算法是稳定、收敛、有效的。3以移动焊接机器人的动力学模型和设计的动力学控制法则为基础，设计了基于单层神经元的移动焊接机器人自适应控制器。采用Lyapunov稳定性判据判定该系统稳定。用MATLAB软件进行了仿真实验和比较，结果表明，在条件完全相同的情况下，加神经元的控制器具有更好的抗干扰性和鲁棒性，同时还说明了所设计的算法的有效性和正确性。关键词关键词：关键词：：：移动焊接机器人，动力学，运动学，焊

6、缝跟踪i基于动力学的移动焊接机器人建模与焊缝跟踪研究MODELINGANDRESEARCHONSEAMTRACKINGFORMOBILEWELDINGROBOTBASEDONDYNAMICSABSTRACTTheautomation,flexibilityandintelligentofweldingtechnologyensurethehighquality,highproductionefficiencyandlowproductioncost.Robotweldinghasbecomethemainfeatureof

7、automationweldingtechnology.Mobileweldingrobothavehighflexibility,widerangeofactivities,inweldingproductionoflargecomponentshasagoodapplicationprospect.Butthenonholonomicofmobileweldingrobot,andtheuncertaintyfactorsintheoperationprocessthatinfluencetheapplicationi

8、ncomplexenvironmentorhighprecisionweldingoperations.Thispaper,fromthekinematicsanddynamics,consideringtheinfluenceofuncertaintyfactors,theseamtrackingco