弧焊机器人多层焊的路径规划

摘要

弧焊机器人在薄板焊接领域应用广泛，但是在厚板结构焊接领域相对较少。随着厚板结构日趋广泛的应用，为了提高生产效率，简化弧焊机器人的示教过程，本文针对厚板焊接进行焊缝路径规划。
　　MOTOMAN-UP弧焊机器人是具有六自由度的关节型机器人，针对该机器人采用D-H算法，建立机器人各杆件的坐标系。根据机器人的关节参数和关节变量，建立齐次变换矩阵，从而推导出机器人运动学方程，求得机器人运动学方程的正解和逆解，并对逆解的多值问题进行了优化处理。分析了焊丝端头坐标系、焊接位置坐标系、机器人末端坐标系之间的转换关系。
　　对多层多道焊的路径规划方法做了详细的介绍。利用等面积填充法对具体的V型坡口进行填充规划，根据已知焊道轨迹推断未知焊道轨迹的路径规划思想，对具体焊道空间位置进行规划。对圆弧轨迹进行多层多道焊路径的规划，并且使圆弧轨迹首尾搭接满足焊接工艺的要求。
　　将MOTOMAN公司提供的离线编程软件ROTSY，通信软件MOTOCOM32以及校正软件组成离线编程系统。在ROTSY软件平台上建立机器人的工作环境模型以及工件模型，使其能够对焊接任务进行三维动态仿真，模拟焊接作业过程，检测规划轨迹的合理性。之后利用通信软件完成机器人与计算机之间的作业程序传送。
　　最后，针对具体的V型坡口焊缝进行图形仿真和离线编程，并对其进行实焊验证，实现多层多道焊接。实验结果表明，多层多道焊的路径规划与实焊填充效果一致，焊缝质量优良。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 焊接机器人的发展状况

1.3 机器人离线编程系统概述

1.4 厚板多层焊自动化焊接研究现状

1.5 课题的研究内容

1.6 本章小结

第2章 机器人运动学

2.1 机器人运动学概述

2.2 建立机器人的各杆件坐标系

2.3 机器人运动学方程的建立

2.4 焊缝坐标系与机器人坐标系的转换

2.5 本章小结

第3章 多层多道焊的路径规划

3.1 机器人的路径

3.2 焊接参数的规划

3.3 焊道横截面的规划

3.4 焊接顺序的规划

3.5 焊枪位姿的确定

3.6 V型接头多层多道焊的路径规划

3.7 多层多道焊圆弧轨迹的规划

3.8 本章小结

第4章 离线编程系统

4.1实验软件组成部分

4.2 实验硬件组成部分

4.3 本章小结

第5章 图形仿真与实验

5.1 工件与机器人的建模

5.2 工具与机器人的校正

5.3 机器人图形仿真

5.4 程序的后置处理

5.5 实际焊接

5.6 本章小结

第6章 结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致 谢

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