六自由度焊接機器人軌跡規(guī)劃及離線編程仿真的研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，社會的進步，機器人在人類的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。機器人技術(shù)是融合了電子技術(shù)、機械技術(shù)等多種新興技術(shù)的一種高新技術(shù)，同時，提高機器人的運動精度也是很多人不斷研究的方向。隨著工業(yè)機器人的應(yīng)用場合越來越多，對機器人運動規(guī)劃的要求也越來越嚴(yán)格。在無論是在焊接，裝配還是噴涂等領(lǐng)域中，都對機器人運動軌跡有著較高光滑性要求。同時，離線編程的發(fā)展，也降低了機器人操作難度，同時對機器人軌跡規(guī)劃變得更人性化。故本文主要對機器人軌

2、跡規(guī)劃和離線編程仿真兩個方向進行研究。
　　針對六自由度機器人運動學(xué)研究，建立基于D-H坐標(biāo)系的連桿結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了運動學(xué)正解和逆解的表達式。針對逆運動學(xué)，提出了反變換法的推導(dǎo)過程。通過Matlab軟件驗證機器人正逆運動學(xué)正確性。接著對機器人工具坐標(biāo)和焊件工件坐標(biāo)進行分析，為焊接軌跡規(guī)劃打下基礎(chǔ)。
　　機器人的軌跡規(guī)劃包括空間位置規(guī)劃和姿態(tài)規(guī)劃。在規(guī)劃之前，簡要分析了焊接工藝，提出了擺動焊接的適用場合。接著對空間直線和空間圓弧進

3、行位置規(guī)劃插補，利用四元數(shù)與姿態(tài)矩陣的轉(zhuǎn)換分析了兩個不同姿態(tài)四元數(shù)變化。利用球面插值曲線對機器人姿態(tài)進行插補。然后提出了S型加減速曲線分析法，利用時間離散對位移的歸一化，分析運動情況。接著對傳統(tǒng)擺焊軌跡進行改進，在速度轉(zhuǎn)角處添加過渡圓弧，并利用插值算法對此進行分析。
　　結(jié)合上面的研究分析，利用Solidworks API進行二次開發(fā)，建立模型并對焊接軌跡進行離散，離散點處建立姿態(tài)坐標(biāo)。通過API語句進行編程，實現(xiàn)了機器人離線仿真