基于多目标遗传算法的双机器人协调焊接路径规划

对双机器人协调焊接复杂空间焊缝路径规划问题进行研究,提出了一种基于多目标遗传算法的焊接路径规划方案。通过分析影响焊缝质量及机器人运动平稳性的各 参数,建立了评价焊接路径的目标函数：焊接质量函数、机器人运动平稳性函数以及双机器人碰撞函数。利用多目标遗传算法对协调焊接路径进行求解,实现对双机器人最佳焊接路径的规划。以"马鞍形"空间焊缝为例,对双机器人协调焊接路径进行了试验验证。结果表明,该方案可实现双机器人协调焊接路径的规划。     

关于机器人焊接路径规划优化的研究

焊枪与焊缝相对位置关系以及机器人运动平稳性直接决定焊缝质量,论文采用变位机调整焊枪与焊缝相对位置,并且通过建立机器人运动平稳性函数优化机器人运动平稳性,综合焊接位置,机器人位置建立综合目标优化函数进行焊接路径的优化。采集的数据显示在焊枪与焊缝在最优位置附近的情况下,机器人运动平稳性有着显著提高。结果表明,基于粒子群算法对焊接路径进行优化操作能够提高机器人加工过程的平稳性,可以提高焊缝质量。     

焊接机器人的应用现状与技术展望

介绍了焊接机器人技术发展的历程，从焊缝跟踪技术、离线编程与路径规划技术、多机器人协调控制技术、专用弧焊电源技术、系统仿真技术、机器人用焊接工艺方法、遥控焊接技术等七个方面阐述了技术研究的现状，并对未来发展趋势作了展望，指出视觉控制技术、模糊控制技术、神经网络控制及嵌入式控制技术将是焊接机器人智能化技术发展的主要方向。     

基于正弦摆焊的弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究

针对弧焊机器人在焊接过程中示教轨迹和实际焊缝位置存在偏差的问题,提出一种基于正弦摆焊的电弧传感方案。首先规划了弧焊机器人正弦摆焊轨迹,对采集到的焊接电流进行谐波提取来获得焊缝位置的横向偏差,然后根据偏差信息纠正机器人的示教轨迹。把这种方案应用在具有对称坡口的焊缝上进行跟踪,取得了良好的效果。     

弧焊机器人焊炬姿态规划系统的研究

为提高弧焊机器人的适应性和自动规划功能，研究了一种空间全位置焊接条件下的焊炬姿态自动规划系统。该系统借助于相应的摄像机标定软件，计算测试软件和焊炬姿态规划软件，协调计算机视觉，信号采集，图像处理等模块检测焊缝的空间信息，然4后查询焊炬姿态优化数据库，运行离线偏程等离子模块，实现自动规划弧焊机器人的焊炬姿态，采用研制的爆炬姿态规划系统在空间全位置条件下进行焊接实验，结果表明，该系统能保证爆接中焊缝的成形良好。     

ABB弧焊机器人系统的焊接路径规划研究

以ABB弧焊机器人系统路径规划为研究对象,提出了适用于空间直线焊缝的离散化方法。在焊缝离散化的基础上,针对角接焊工件的特点,通过示教焊缝上两点,分析了提供焊缝表面信息和不提供焊缝表面信息的两种焊缝离散点辅助坐标系的建立方法,并在ABB机器人公司开发的Robotstudio软件下进行了路径规划的模拟仿真和离线编程,在此基础上完成了的实际焊接实验。实验表明,该算法可快速实现角接焊工件的路径规划,完成各种高质量的弧焊作业编程,符合工业现场的实际需求。     

焊缝位姿及焊枪位姿的模型

针对机器人弧焊条件下的特殊要求,建立了焊缝位姿和焊枪位姿模型,以坐标系的形式定量描述焊缝及焊枪的位置和方向,确定了能够准确且严格地描述焊缝的焊接位置和焊枪姿态的参数：焊缝倾角、焊缝转角及焊枪工作角和行走角,并给出了计算方法。上述参数不但计算简便,而且可以直接代表焊接位置和焊枪姿态对焊接质量的影响因素。模型对于焊接工艺的建模与仿真以及机器人焊接的建模与离线编程具有非常重要的意义。     

空间焊缝弧焊机器人焊接路径自动规划研究

开发了面向空间焊缝的弧焊机器人焊接路径自动规划系统。该系统以VB6．0为编程平台，能够实现由三维实体模型直接生成机器人焊枪的位姿文件，进一步地输出为机器人语言程序，采用UP6弧焊机器人系统和S-350MAG焊接系统实际焊接，实验结果验证了该系统的正确性。     

弧焊机器人系统的相交管路径规划

基于ABB1410弧焊机器人系统,研究了实现自动焊接相交圆管接缝的路径规划技术。在工件坐标系下建立了相应的数学模型,针对机器人焊接相交管的空间曲线焊缝的特点,结合弗莱纳-雪列三元空间矢量原理,求出了该空间焊缝路径上各离散点的位姿矩阵,并对焊枪的焊接姿态进行了规划。同时,给出了一种在实际焊接时标定斜交管坐标系和机器人基座标系之间关系的方法。利用Robot Studio软件对焊接运动轨迹进行了动态仿真和离线编程,实际焊接实验证明了所研究的路径规划算法的可行性,提高了焊接机器人各关节运动的平稳性,对实际生产有一定意义。     

曲线焊缝弧焊机器人和变位机之间协调运动的研究

对曲线焊缝焊接时机器人和变位机之间的协调运动关系进行了研究。针对二自由度旋转倾斜变位机和六自由度弧焊机器人组成的工作站，通过采用船形焊缝约束以及机构运动学分析方法，解决了焊接过程中机器人和变位机系统的自由度解耦以及系统各关节的运动解析，为弧焊机器人——变位机系统的离线编程研究打下了良好的基础。     

焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究

基于机器人空间直线插补和圆弧插补算法,设计了时间最优的空间直线摆焊轨迹和圆弧摆焊轨迹规划的策略,并于MATLAB软件中完成验证路径算法。最后通过由VS2019搭建的上位机示教软件、基于STM32H7平台设计的运动控制卡和SCARA机器人平台组成的控制系统,验证了算法的可靠性和准确性。实验结果表明,用户可以通过示教焊接机器人的方式获取空间摆焊的参数,并且机器人能够根据获取的参数在限定的轨迹上进行较为高效的空间直线摆焊运动和空间圆弧摆焊运动,具有一定的实际意义和参考价值。     

基于遗传模拟退火算法的机器人全局路径规划

研究了机器人在已知环境下用遗传模拟退火算法进行最优路径搜索的方法，此算法兼备了遗传算法和模拟退火算法的优点，还对路径的转折节点处进行了光滑性的改进，并且通过仿真实验证明了此方法能够快速得到最优路径。     

基于姿态的轨道焊接机器人智能越障控制方法

为了机器人能更好地完成轨道焊接任务,减少障碍物对工作的影响,提出了基于姿态的轨道焊接机器人智能越障控制方法。分析越障时机器人姿态稳定性,判定机身质心位置,明确焊接臂角度和碰触点,估算出姿态支持点位置,同时将实时运动数据传输到受力锥模型中,计算最小偏移势能推测越障倾翻方向,得出最佳稳定锥。初始化蚁群遗传算法、设定主程序,迭代出全局越障路径;考虑到户外工作环境存在路径规划阻力,结合卡尔曼滤波的状态转移矩阵,减少误差完成智能越障控制。仿真实验表明,所提方法在恶劣路况下也能实现精准越障,且可以智能调节姿态,使机器人恢复稳定。     

焊接机器人视觉焊缝跟踪系统分析

分析了一套焊接机器人视觉焊缝跟踪系统的总体构成.首先简述了焊接机器人及跟踪系统的总体构成,分析了机器人视觉系统寻找焊缝位置的视觉处理的动作流程,并对其中重要的步骤进行了详细的描述,重点介绍了机器人依照输入偏差与示教轨迹叠加跟踪真实焊缝的控制过程.最后使用Matlab软件仿真3关节平面机器人的跟踪焊缝的运动.     

自学习移动机器人在未知环境中的路径规划

通过对移动机器人在未知环境中的运动分析，结合多传感器信息，利用一种新的移动机器人在未知环境中的定位算法。该算法可根据移动机器人的运动过程。不断更新其位置状态。并能对下一步位置状态进行预估计。然后根据实测传感器信息对预估值进行修正。获得实际位置状态。并为移动机器人的路径规划提供基础。容纳后用遗传算法来获得机器人的最佳路径，最后用仿真试验验证了该方法的可行性。     

通用变位机与机器人圆弧焊接的协调控制

以焊接机器人和独立变位机的协调作业为研究对象,提出了空间圆弧焊接的一种协调方法。该方法利用改进的三次埃尔米特插值给出了单旋转自由度变位机的运动表达式,并以此为依据,结合机器人和工控机控制的变位机之间的协调运动关系,采用分段直线拟合出了机器人的空间运动轨迹,从而为机器人和变位机采用各自独立控制器的运动控制提供了一种可行的方法。经Matlab仿真和实践验证,该方法是切实可行的。     

教学型弧焊机器人设计

叙述教学型弧焊机器人设计的总体方案,以及其结构和控制系统的设计。采用SolidWorks绘图,设计了教学型弧焊机器人的结构,实现了三维运动仿真。采用微机控制技术,设计了教学型弧焊机器人控制系统。实现了对教学型弧焊机器人的控制,并把位置信息反馈给操作者实现人机交互的功能。     

NOVEL APPROACH FOR ROBOT PATH PLANNING BASED ON NUMERICAL ARTIFICIAL POTENTIAL FIELD AND GENETIC ALGORITHM

A novel approach for collision-free path planning of a multiple degree-of-freedom (DOF) articulated robot in a complex environment is proposed. Firstly, based on visual neighbor point (VNP), a numerical artificial potential field is constructed in Cartesian space, which provides the heuristic information, effective distance to the goal and the motion direction for the motion of the robot joints. Secondly, a genetic algorithm, combined with the heuristic rules, is used in joint space to determine a series of contiguous configurations piecewise from initial configuration until the goal configuration is attained. A simulation shows that the method can not only handle issues on path planning of the articulated robots in environment with complex obstacles, but also improve the efficiency and quality of path planning.