基于GA-PSO算法焊接机器人路径规划研究

焊接机器人在制造业中有广泛的应用。在焊接任务中通常有许多焊接接头,合理地规划焊接路径使其穿过这些焊接接头,对焊接效率的提高有积极的影响。传统的手工路径规划技术可以有效地处理少量焊接接头,但当焊接节点数目较大时,很难获得最优路径。传统的手工路径规划方法耗时长、效率低,不能保证最优。遗传粒子群优化算法（GA-PSO）基于遗传算法（GA）和粒子群优化算法（PSO）的优点来解决焊接机器人的路径规划问题。仿真结果表明,该算法具有较强的搜索能力和实用性,适用于焊接机器人路径规划。     

基于概率地图的工业机器人路径搜索优化算法

为解决机器人在装配、焊接、喷涂等工业生产中的路径规划调试时间长、效率低等问题,提出一种新的基于概率地图的路径搜索优化算法。该算法首先利用混合包围体层次树碰撞检测算法的优势,在每两个采样位姿点间选出无碰撞的局部路径;然后,在获取始末点位姿信息后,引入A*算法搜索全局路径;最后采用提出的路径优化算法对搜索得到的全局路径进行优化。以此实现只需给出运动初始点与目标点,算法就能自动搜索出一条无碰撞的全局优化路径。仿真和机器人实体实验表明该算法适用于工业机器人的路径搜索,所得机器人运动路径简短,并有效地避开障碍物。     

弧焊机器人系统的运动学求解

建立了Motoman SK6机器人和二轴倾斜/回转焊接变位机的模型,用Denavit-Hartenberg方法建立了机器人操作臂和变位机的运动学方程,实现了运动学正解. 根据机构特点用简化的几何解析法得到封闭形式的机器人运动学逆解,并实现了使变位机获得平焊位置的算法. 通过机器人系统的运动学和平焊位置算法,可以实现焊缝在平焊位置焊接,从而保证了焊接质量. 算法简单,且运行速度快,为实现弧焊机器人系统路径规划和离线编程奠定了基础. 经过图形仿真与实际下载到机器人控制柜上运行,表明计算结果可以满足平焊位置焊接的要求.     

基于有理B样条曲线的焊接机器人操作空间轨迹规划

对空间复杂曲线机器人轨迹规划问题进行了研究.通过Solid Works软件提取三维模型上焊缝曲线的IGES数据文件,将曲线分为直线、圆弧、有理B样条曲线形式;建立曲线路径点离散算法模型,并根据工件特征进行各路径点的焊枪坐标系路径规划工作.在VBA环境下编制规划程序,并传送给Robotstudio软件.仿真和焊接实验表明:该算法相比人工示教工作可以快速完成焊接机器人的路径规划工作.     

焊接机器人焊缝跟踪方法及路径规划研究

焊缝自主跟踪是机器人焊接智能化的关键,其精度是评价焊接质量的重要指标.焊接对象或条件的改变对精度的影响最为直接,尤其当焊件表面存在缺陷时会产生较大的跟踪误差.为此,开展焊接机器人焊缝跟踪方法及路径规划研究,提出焊缝跟踪的4步法:1)利用激光传感器扫描坡口,获取轮廓数据.2)接着通过组合滤波算法,运用限幅滤波和高斯滤波处...     

基于激光跟踪的管道焊接机器人跟踪算法研究

研究并提出了基于激光跟踪的管道焊接机器人跟踪算法,介绍了基于激光跟踪的焊缝跟踪技术的优点,对焊缝自动跟踪过程以及该过程中前置传感滞后跟踪、实时跟踪算法等关键技术问题进行了深入探讨。管道焊接机器人的工艺试验表明：该算法可有效提高基于激光跟踪的管道焊接机器人跟踪精度。     

水轮机修复机器人焊接曲面空间建模

针对目前水轮机修复机器人在焊接过程中需要建立一套自动焊接系统的问题,依据B样条曲面构造原理,采用图像仿真技术,建立了机器人仿真系统．通过对插补算法的研究,系统解决了远程控制机器人焊接的问题．空间曲面建模可以使焊接机器人在有限示教的条件下自动建立焊接模型并精确完成焊接和磨削操作．     

焊接过程语音提示卡设计

为了使焊接机器人操作者对焊接临界状态或极限不正常情况及时监控,避免焊接中断和焊接事故,依据管道弧焊机器人工作原理,采用语音集成电路UM5100的语音合成算法,设计了基于有限词汇的语音提示卡,并在管道弧焊机器人上进行了调试运行．结果表明,语音提示卡能对焊接过程进行有效监控,增强管道弧焊机器人控制系统的稳定性,提高了焊接效率．     

机器人与双轴变位机协同运动末端速度规划

机器人与变位机协同焊接相贯线工件,路径规划时采用等角度插补后末端焊接线速度不一致。针对该问题提出改进扩展线位移法规划机器人与变位机协同运动的速度。传统扩展线位移法把规划机器人末端线速度转化为规划机器人关节合角速度。机器人与变位机协同速度规划算法将传统扩展线位移法进行改进:1)将6自由度机器人与2自由度变位机看作8自由度的整体,末端位移由8个自由度共同作用产生;2)把等角度插补出的n段局部轨迹(i=1,2,…,n)分别求解对应的合角速度,使n段局部轨迹的协同运动线速度都等于设定线速度设定值。搭建机器人变位机实验平台进行实验,结果表明,改进扩展线位移法规划的合角速度值与实际合角速度值误差不超过1×10~(-6)°/s,可保证等角度插补后的相贯线局部路径焊接线速度一致。     

改进人工势场法的路径规划算法研究

针对基于传统人工势场法的机器人路径规划存在局部极小点的问题,提出了一种修改斥力方向和自主建立虚拟目标牵引点相结合的路径规划算法。该算法在修改斥力方向算法中设置了一个临界值,在机器人行走的过程中,若机器人与障碍物的距离大于临界值,机器人路径规划就采用修改斥力方向的算法,当机器人与障碍物的距离小于临界值时,机器人路径规划算法就从修改斥力方向算法转入自主建立虚拟目标牵引点算法。改进后的算法很好地解决了传统人工势场法的局部极小点问题,仿真结果证明了改进后算法的有效性。     

焊接机器人在三维空间的无碰撞轨迹规划

研究解决了基于欧式空间焊接机器人碰撞轨迹规划问题的有效途径几何图形法．该方法适合于机器人在以线段和圆弧为边界障碍物环境下运动的轨迹规划算法．借鉴二维空间的几何图形法解决了三维空间机器人无碰撞轨迹规划问题．     

基于刚柔混合建模的移动焊接机器人系统仿真

以某移动焊接机器人为例,在刚柔混合建模理论与方法的基础上,利用Pro/E对移动焊接机器人进行整体造型;不仅将模型导入到仿真软件ADAMS环境,而且利用ADAMS/AutoFlex模块对机器人部分构件建立柔性体,同时通过ADAMS/View构建了机器人的刚柔多体动态仿真模型。仿真分析说明：该模型能够准确的反映焊接机器人的运动和受力情况,其分析也为末端机械手的动力学研究和移动焊接机器人物理样机的开发提供可靠的方法和依据。     

新型机器人控制器在焊接系统中的应用

为了实现焊接机器人焊接功能产权化,采用了一种新型机器人控制器———KeMotion机器人控制器,在此基础上实现了机器人在控制器平台上的焊接功能集成应用,包括焊接系统的控制总线结构、硬件构成以及应用指令模式,实现一种基于新型控制器平台的工业焊接机器人焊接系统方案。在此平台上实现了机器人焊接功能开发,并通过实际焊接作业过程验证了焊接功能开发方案的有效性以及系统的可行性,满足焊接工艺要求。     

塔式起重机转台的弧焊机器人焊接技术

针对国内塔机行业大多还在延续手工焊接的生产方式,工人劳动强度大、作业条件差、生产效率低、产品质量不易控制等问题而严重制约企业发展的现象,对弧焊机器人应用于塔机转台的焊接技术进行了初步探讨.搭建了转台机器人焊接工作站,制定了工艺试验方案,并选定了最佳的焊接工艺参数.试验结果表明:采用弧焊机器人焊接塔机转台是行之有效的方法,确保了产品质量和生产效率,使其在实际作业中更安全、更有效、更平稳.     

Seam tracking control for mobile welding robot based on vision sensor

To solve the seam tracking problem of mobile welding robot, a new controller based on the dynamics of mobile welding robot was designed using the method of backstepping kinematics into dynamics. A self-turning fuzzy controller and a fuzzy-Gaussian neural network (FGNN) controller were designed to complete coordinately controlling of cross-slider and wheels. The fuzzy-neural control algorithm was described by applying the Gaussian function and back propagation (BP) learning rule was used to tune the membership function in real time by applying the FGNN controller. To make the tracking more quickly and smoothly, the neural network controller based on dynamic model was designed, which utilized self-learning and self-adaptive ability of the neural network to deal with the partial uncertainty and the disturbances of the parameters of the robot dynamic model and real-time compensate the dynamics coupling. The results show that the selected control input torques make the system globally and asymptotically stable based on the Lyapunov function selected out; the accuracy of the proposed controller tracing is within ±0.4 mm and can satisfy the requirements of practical welding project.