焊接机器人的虚拟样机设计与仿真

随着机器人技术和人工智能理论的发展和应用,在焊接机器人设计过程中还有许多值得研究的问题.文中首先利用ADAMS/View建立了焊接机器人的虚拟样机,然后在分析多体力学理论的基础上建立了焊接机器人多体动力学模型,并进行了相关理论求解,最后实现了焊接机器人的运动仿真.在仿真过程中,得到了机械手的运动仿真数据及工作空间,并对机构在运动过程中关键部位力学性能作了研究和分析,为后续焊接机器人的设计和制造提供了依据.     

焊接机器人的工作空间分析与运动学仿真

为了进一步明确焊接机器人工作过程中的运行状态，根据D-H法建立了焊接机器人的运动学数学模型，并利用Matlab软件建立了机械臂模型，采用蒙特卡罗法分析了机器人的工作空间，求解出焊接机器人的工作空间云图。然后根据实际工况，利用ADAMS软件对焊接机器人的两个连续点焊工艺动作进行虚拟仿真。结果表明：焊接机器人除启动过程中的瞬间加速度有突变外，其余运动过程平稳顺滑、振动较小，满足使用要求。对焊接机器人的工作空间运动特性仿真分析有利于后续的进一步优化研究。     

基于RoboDK的工业机器人焊接工作站仿真设计

以生产线上的工业机器人焊接工作站为研究对象,利用UG建立工业机器人焊接工作站的三维模型,在RoboDK中完成空间布局,并创建程序等,设计工业机器人运动路径与仿真。可为真实的工业机器人焊接工作站设计和路径设计提供理论依据。     

智能焊接机器人的机构设计与仿真

用SolidWorks软件建立了焊接机器人的三维实体模型和虚拟样机模型,并在SolidWorks平台下,用Solid Works Simulation实现静力学仿真,仿真得出结构的应力、位移、应变情况;用SolidWorks Motion实现机器人的运动学仿真,得出机器人各关节运动的角位移、角速度、角加速度曲线。最后对仿真的结果进行分析,为焊接机器人的机构设计提供数值依据,以更好地改进机器人的机构设计。     

汽车车身多机器人焊接路径规划和Tecnomatix虚拟仿真

多机器人协同工作在汽车车身焊装生产线广泛应用,简单的将多机器人情形看成单台机器人的组合,无法有效的解决汽车车身焊接生产线中的路径优化问题.以焊点合理分配、焊接路径最短为目标,建立基于凸优化理论的多机器人焊点分配模型,提出一种结合粒子群思想和遗传操作的改进蚁群算法解决分配后机器人的路径优化问题.在数字化虚拟仿真软件Tecnomatix中,搭建针对发动机舱总成的多机器人焊接虚拟仿真模型,对焊点可达性、机器人运动碰撞以及生产节拍等指标进行分析评估,仿真结果表明:在保障机器人可达性前提下,多机器人不存在干涉问题,基于凸优化理论建立的焊点分配模型可以达到合理地分配焊点的目的,改进蚁群算法可以有效缩短焊接路径,提高焊接效率.     

汽车车身多机器人焊接路径规划和Tecnomatix虚拟仿真

多机器人协同工作在汽车车身焊装生产线广泛应用,简单的将多机器人情形看成单台机器人的组合,无法有效的解决汽车车身焊接生产线中的路径优化问题.以焊点合理分配、焊接路径最短为目标,建立基于凸优化理论的多机器人焊点分配模型,提出一种结合粒子群思想和遗传操作的改进蚁群算法解决分配后机器人的路径优化问题.在数字化虚拟仿真软件Tecnomatix中,搭建针对发动机舱总成的多机器人焊接虚拟仿真模型,对焊点可达性、机器人运动碰撞以及生产节拍等指标进行分析评估,仿真结果表明:在保障机器人可达性前提下,多机器人不存在干涉问题,基于凸优化理论建立的焊点分配模型可以达到合理地分配焊点的目的,改进蚁群算法可以有效缩短焊接路径,提高焊接效率.     

基于旋量理论的五自由度焊接机器人正运动学分析研究

基于旋量理论的运动学分析方法比采用传统的D-H法更加简化,以五自由度焊接机器人为研究对象,利用旋量理论建立五自由度焊接机器人的理论模型,通过Solidworks建立焊接机器人的虚拟样机,导入虚拟仿真软件ADAMS进行运动学分析。结果表明,ADAMS仿真能直观表达工业机器人的运动规律,同时能验证旋量理论建立的运动方程的正确性和可行性,为后续建立动力学方程、进行运动规划提供了理论基础和新方法。     

轻型卡车底板纵梁生产线的机器人焊接仿真

用ROBCAD对机器人焊接纵梁总成系统建模和仿真。对人工焊接生产线重新进行工艺规划和生产线布局,为机器人、焊枪、夹具、输送装置、纵梁等关键装备、部件及生产线布局建立仿真模型,在模型中进行焊点可达性测试和机器人干涉分析。通过观察仿真过程可判断机器人焊接纵梁总成系统运行正常,仿真可提高改造项目的设计效率和设计质量,降低改造项目的实施难度和实施周期。仿真结果表明,机器人焊接的生产节拍比人工焊接降低23.03%,从产品质量、车间物流、生产管理方面论证了机器人焊接相对于人工焊接的优越性。     

阀体密封面焊接机器人-变位机协同运动建模

基于变位机-机器人主、从运动链末端的耦合约束关系,提出以船型焊为最佳焊位时的协同焊接运动学模型及参数求解流程。变位机-机器人协同焊接阀体密封面的运动仿真和现场试验表明,该系统能够平稳、准确地完成预期的焊接任务,证实了协同焊接运动学模型及参数求解方法正确可行。     

轻量化汽车焊接机器人视觉测量及焊接轨迹跟踪

分析了轻量化汽车中铝厢车箱体的组成及基本制作工艺,针对其工艺对其焊接机器人系统中的机器人本体、机器视觉定位与检测系统及控制系统进行了研究。根据双目立体视觉理论建立机器人视觉测量模型,运用计算机对视觉测量模型进行仿真求解计算,再用试验的方法进行验证。研究结果表明,焊接机器人在每米长度方向上焊接轨迹跟踪仿真误差在0.18 mm,仿真误差较小,说明运用双目测量理论的视觉测量模型跟踪精度较高,焊接机器人在每米长度方向上焊接轨迹跟踪试验误差0.2 mm基本一致,验证视觉测量模型的正确性,仿真及试验焊接轨迹跟踪误差完全满足实际生产需求。该研究为焊接机器人的工程应用及视觉测量技术在机器人轨迹跟踪方面的应用提供了有益的参考和借鉴。     

基于UG二次开发的工业机器人作业仿真系统设计

为了在一般CAD软件中实现符合企业需求的工业机器人运动仿真,通过采用UG软件二次开发技术和C++程序,构造了与UG无缝集成的工业机器人作业仿真系统。设计了包含人机接口层、作业管理层、UG支撑层的仿真软件体系结构。针对UG运动模块难以进行二次开发的问题,通过对UG装配模块的二次开发来实现机器人运动仿真。机器人运动过程碰撞检测功能则由UG间隙检查模块的二次开发实现。仿真软件现已成功地应用于汽车门框焊接机器人的作业仿真及布局设计。     

Offline motion planning and simulation of two-robot welding coordination

This paper focuses on the two-robot welding coordination of complex curve seam which means one robot grasp the workpiece, the other hold the torch, the two robots work on the same workpiece simultaneously. This paper builds the dual-robot coordinate system at the beginning, and three point calibration method of two robots’ relative base coordinate system is presented. After that, the non master/slave scheme is chosen for the motion planning, the non master/slave scheme sets the poses versus time function of the point u on the workpiece, and calculates the two robot end effecter trajectories through the constrained relationship matrix automatically. Moreover, downhand welding is employed which can guarantee the torch and the seam keep in good contact condition all the time during the welding. Finally, a Solidworks-SimMechanics simulation platform is established, and a simulation of curved steel pipe welding is conducted. The results of the simulation illustrate the welding process can meet the requirements of downhand welding, the joint displacement curves are smooth and continuous and no joint velocities are out of working scope.     

Decentralized control design for welding mobile manipulator

This paper presents a decentralized motion control method of welding mobile manipulators which use for welding in many industrial fields Major requirements of welding robots are accuracy, robust, and reliability so that they can substitute for the welders in hazardous and worse environment To do this, the manipulator has to take the torch tracking along a welding trajectory with a constant velocity and a constant heading angle, and the mobile-platform has to move to avoid the singularities of the manipulator In this paper, we develop a kinematic model of the mobile-platform and the manipulator as two separate subsystems With the idea that the manipulator can avoid the singularities by keeping its initial configuration in the welding process, the redundancy problem of system is solved by introducing the platform mobility to realize this idea Two controllers for the mobile-platform and the manipulator were designed, respectively, and the relationships between two controllers are the velocities of two subsystems Control laws are obtained based on the Lyapunov function to ensure the asymptotical stability of the system The simulation and experimental results show the effectiveness of the proposed controllers     

基于FTA的焊接机器人故障诊断技术研究

焊接机器人作为一种大型复杂系统,主要从事焊接、切割与喷涂作业,因其控制对象复杂、处理任务繁多,所以出故障机率较大、诊断难度较高。为了解决焊接机器人故障诊断的盲目性问题,提高诊断效率及运行可靠性,在结合分析焊接机器人故障模式及故障树分析法特点的基础上,将故障树分析法应用于焊接机器人故障诊断中。根据维修经验找出系统可能发生的各种故障原因,由总体至部分,按树枝状结构,采用自上而下逐层细化的分析方法,探讨了新型焊接机器人机械及电气控制系统的故障树模型。并以焊接机焊枪姿态和悬浮高度设置系统故障为例,研究了系统故障树模型的建立,并对此进行定性和定量分析,找出系统的薄弱环节,及时确定故障源。计算结果表明,该方法直观简单,可操作性强,具有很好的实际应用价值。     

白车身焊接机器人加工路径优化和仿真

为合理规划多焊接机器人的焊接路径,提出一种综合运用遗传算法和仿真分析的求解方法。对焊点焊接顺序进行分析,确定各个焊点的焊接优先关系,将各个焊点分配给各个机器人,以最短的工位时间为优化目标,采用自适应遗传算法进行焊接任务求解。在eM-power中建立焊接生产线三维模型,并对分配的焊接路径进行仿真,对发生干涉位置的点进行焊接顺序约束,最后寻找出可行的焊接路径。在虚拟环境下模拟机器人加工路径,大大缩短了多机器人焊接路径规划的时间。     

四轮驱动全轮差速转向移动焊接机器人运动学分析与仿真

为增加轮式移动焊接机器人稳定性、负载能力和降低控制复杂度,提出了一种四轮驱动全轮差速转向移动焊接机器人机构,介绍了该机构差速转向原理,证明该机构无转向侧滑。采用非完整约束方法建立了其差速转向误差模型,并在该模型基础上对其进行了直线-圆弧-直线轨迹数值仿真,结果为转角误差0.002 137°,转动中心坐标误差小于0.012mm。仿真结果表明该模型满足焊接中的位置精度要求。     

雷达底座机器人焊接的模拟仿真

雷达底座是整个雷达天线系统中的重要部件,使用KUKA Sim Pro仿真软件,对雷达底座进行了机器人焊接的模拟仿真,并与现场实际的焊接过程进行了对比分析,证明了仿真软件的模拟仿真结紧可以用于指导实际产品的机器人焊接。     

冗余度机器人故障后的运动规划

在一些应用环境中，不仅要求机器人具有容错性能，而且希望在某个（些）关节出现故障后机器人仍能继续完成预定的工作任务，针对冗余度机器人发生自由摆动故障，分析了故障后机器人运动的特性，指出其运动的实质，构造了机器人发生自由摆动故障后的运动学规划模型。仿真结果表明，采用该方法进行机器人故障后运动规划，能完成后续的工作任务，是一种有效的方法。     

基于旋转电弧的机器人角焊缝跟踪建模及仿真

通过对现有旋转电弧传感器采集的焊缝偏差信息和六自由度焊接机器人运动学模型进行研究,结合曲线角焊缝的特点,推导出纠正焊缝偏差后的焊接机器人工具坐标系相对于原工具坐标系的变换矩阵。在此基础上,结合焊接机器人的运动学反解,建立了曲线角焊缝跟踪及焊枪姿态调整模型。输入给定左右偏差及高低偏差信号,利用MATLAB对模型进行仿真验证,结果证明了该模型的有效性与正确性,从而为旋转电弧传感应用于焊接机器人及设计其焊缝跟踪系统提供了理论参考。