弧焊机器人动态轨迹规划方法的研究与实现.pdf

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1、THEDESI(]NANDIMPLEMENTOFDYNAMICTRAJECTORYPLANN玳GMETHODOFARCWELDINGROBOTADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLiTian．YouSupervisedbyProf．MengZheng—DaSchoolofAutomationSoutheastUniversityMarch2010』k目，bi氐-llI‘l

2、I--II含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名名五丝日期—丝巫々．形东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸制论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究

3、生院办理。研究生签名彳丕丝导师签名蕴墨也IEI垮t,20rD二?。÷毛设计实现了焊接机器人动态轨迹规划模型，对该模型进行总体设计，并且对各个子模块进行设计和实现，并使该模型通用化、系统化。以动态轨迹规划模型为基础，设计关节运动的轨迹参数规划模块和关节角度动态规划模块，实现了关节空间动态轨迹规划算法。同时，针对焊接生产中样条曲线和不同轨迹段平滑连接的需求，设计相应轨迹的轨迹参数规划模块和位姿动态规划模块，实现了样条曲线和FLYBY(多点笛卡儿空间)动态轨迹规划算法。研究了特殊焊接作业轨迹规划方法。设计了笛卡

4、儿空间动态轨迹规划算法的横摆功能：给出以时间t和位移S为摆动控制变量的两种不同的摆动控制方式，给出摆动方向、摆动量和摆动加入方法的数学描述；针对FLYBY和样条曲线的特殊性，设计对应的处理技术和仿真结果；同时，给出了单步反向的处理技术及其实现流程：针对由“昆山一号”机器人、导轨和变位机组成的多轴焊接系统，给出了多轴系统的数学描述。运用在线示教的方式建立机器人和导轨之间的自标定算法，同时给出运用激光跟踪仪标定坐标变换矩阵的方法，标定方法简单准确，有较高的实用价值。结合上述标定技术，给出焊接系统的关节空间和笛

5、卡儿空间联合动态轨迹规划方法。为实现批量工件高效准确焊接，设计实现了六点法和分类法焊缝寻位方法。论述了六点法的数学描述、示教操作过程和矩阵求解方法：给出了三点法建立工件坐标系的方法，给出分类法的数学描述和1D(1维)、2D、3D和6D情况下的转换矩阵和示教操作流程。对以上动态轨迹规划算法和特殊焊接作业轨迹规划方法进行了软件设计、仿真验证和焊接现场试验分析。运用C++Test和BoundsChecker自动化软件测试工具，对控制软件进行了自动化测试、改进和完善。关键词：弧焊机器人，动态轨迹规划，标定，焊缝寻

6、位，自动化软件测试trajectorydynamicsearching,Single-stepreversing,Roboterroranalysisandautomatedtestingtechniques．Adynamicweldingrobotinterpolationalgorithmispresentedinthispaper,andthepaperalsodiscussesitsprinciple，implementationandapplications．Basedondynamicinte

7、rpolationalgorithm，combinedwiththeplanningmethodofthefirstversioncontrolsoftware，thepaperachievemanytypesofdynamicplanningalgorithmsinthejointspaceandCartesianspace，includingP喁line，arc，splineandmultipointinterpolationunderCartesiancoordinate’Sspace．Thesed

8、ynamicplanningalgorithmsrunwellinthe‘'KunShanNO．1，’arc-weldingrobotsystem．111ecoordinatedmotionoftherobot，guideandpositionerisanalyzedundertherequirementsofsynchronousworkstation．Firstly,itgivesthemathematicaldescri