平面自主移动焊接机器人仿真实验

设计了一款全新平面自主移动焊接机器人。采用两轮差速轮式移动方式,与万向球形成三点支撑,二维十字滑块作为精确定位机构。采用全封闭式结构,小型化、轻量化。利用CATIA进行三维建模,排除干涉。为验证机构的正确性,在ADAMS中对虚拟样机进行了运动轨迹仿真。由于焊接机器人的机构特点,它在行走过程中会出现偏差。为了减小因机构在运动中出现的偏差,进行了仿真实验。得出通过对焊接机器人底盘增加磁力和调整两轮速比可减小偏差,进一步提高了其焊接跟踪精度。

轮式移动焊接机器人弯曲焊缝跟踪控制

针对轮式移动焊接机器人在造船、大型球罐焊接等工业生产中的弯曲焊缝跟踪问题,建立了机器人的数学模型.采用积分Backstepping时变状态反馈方法设计了控制器,并利用李亚普诺夫方法证明了该系统的稳定性.针对旋转电弧传感器仅能检测单方向偏差的情况,根据焊枪前端上一时刻和当前时刻的位置对跟踪轨迹的方位角进行估计.控制器在对机器人速度和角速度进行控制的同时,还对十字滑块进行了控制,使跟踪更加快速、平滑.最后,通过数值仿真和机器人实际运动仿真证明了该方法的有效性.

大型构件水下焊接机器人系统

针对水下焊接环境要求,设计了一种履带式水下焊接机器人系统,该系统由机器人本体机构、激光视觉传感器、控制系统和焊接系统组成.机器人本体机构由履带式移动平台和焊枪调节机构构成,运动灵活可靠,满足水下焊接焊缝跟踪要求.完成了视觉传感器部件选型及光路设计,实现水下环境的焊缝自动识别.设计了基于PLC机器人控制系统和协调控制方法,实现水下环境的焊缝跟踪控制.同时在水下焊接试验平台完成焊接跟踪试验.结果表明,机器人运行稳定,焊缝成形较好,焊接质量满足要求.

基于ADAMS+MATLAB的移动焊接机器人运动仿真

基于虚拟样机技术对在狭小空间内实现焊接自动化的移动焊接机器人进行研究。采用两自由度轮式移动平台,与万向球形成三点支撑,十字滑块作为二级精确运动平台,配合旋转电弧传感器可完成对平面焊缝的精确跟踪。建立了移动焊接机器人数学模型并讨论其运动学方程。在ADAMS中建立虚拟样机并验证其正确性。针对本移动焊接机器人机构特点,采用ADAMS+MATLAB联合仿真技术对移动焊接机器人移动平台进行分析,使用PID控制对两驱动轮转速进行仿真控制,仿真得出了速度响应曲线,为物理样机实验提供了理论基础。

存在流水孔的角焊缝移动焊接机器人跟踪

为提高焊接的质量和效率,研究了一种能够准确跟踪存在流水孔和焊缝终点的角焊缝机器人。起弧后,利用旋转电弧传感器识别焊枪相对于角焊缝的位置,基于轮、水平滑块和垂直滑块的协调运动跟踪连续的空间弯曲角焊缝;同时,研究了利用视觉传感器识别流水孔的起点、终点和焊缝终点的工作原理;研究了基于多传感器融合技术对存在流水孔和焊缝终点的角焊缝的跟踪;并进行了弯曲角焊缝、存在流水孔和焊缝终点的角焊缝的跟踪实验以及焊角形貌观察实验.结果表明,所设计的机器人能够准确地跟踪存在流水孔的角焊缝.

小型移动焊接机器人结构设计

针对狭窄空间自动焊接问题,设计了一种小型移动焊接机器人机构.根据机器人结构的运动特点,运用模块化设计方法,把机器人机构分为轮式移动平台、焊炬调节机构和电弧传感器三部分.其中,轮式移动平台采用三轮式差速驱动结构形式,底部安装一可调磁吸附力装置,且控制器集成于移动平台上;焊炬调节机构由十字滑块和焊炬连接装置组成,十字滑块由两电机分别驱动,实现焊缝水平和高低方向精确跟踪;电弧传感器采用圆锥摆形式,且与焊枪设计成一体,使用方便.同时,建立机器人运动学方程,并对直角焊缝不同的转弯中心进行分析,确定水平滑块的行程参数,为机器人的焊缝跟踪控制提供参考.结果表明,该机器人机构满足弯曲焊缝跟踪要求,焊接质量良好.

水下焊接机器人视觉传感器设计

为满足水下焊接的要求,提出了一种用于水下焊接机器人视觉传感器的设计方案。首先介绍了水下焊接机器人视觉传感系统的组成。并对传感器内部CCD和激光器的空间布局结构进行了设计,最后对视觉传感系统与焊接装置的总体进行了设计,并着重介绍了传感器的密封设计。给出了设计后传感器实物照片。

自主移动焊接机器人按键控制系统设计

由于焊接机器人的有线遥控器操作界面复杂,控制系统采用的是Windows XP系统,工人操作不方便,实用性不高。针对该问题设计了一套焊接机器人按键控制系统。在机器人本体上安装一套按键系统,并进行了大量焊接试验,验证了该按键控制系统的稳定性和操作的便捷性,为焊接机器人应用于工业焊接做出了贡献。

集装箱波纹折线焊缝的三自由度焊接机器人逆运动学分析

针对集装箱波纹折线焊缝的焊接难题,设计了一种三自由度焊接机器人。本文在D-H齐次变换矩阵的基础上,对焊接机器人进行运动学逆解。机器人通过3个关节的协调动作,可使固联在末端效应器上的焊枪保持一定的焊接姿态,为保证焊接质量的一致性提供了理论基础。通过Matlab软件仿真,控制各个关节按照给定规律运动,在Matlab环境下实现了恒定焊接速度下的轨迹的跟踪。

平面自主移动焊接机器人初始位置检测定位

平面自主移动焊接机器人用于在狭小的船舱格子间作业,其焊接初始定位主要依靠人力。但有时工人很难进入纵向空间狭小的格子间,且提起机器人需要克服机器人本身的重力和底座磁吸附力。利用超声波传感器的工作特性,将机器人旋转扫描壁面得到的位置信息,使用最小二乘法拟合出在整个扫描过程中垂直于壁面的时间点,建立机器人边距调整的数学模型,标定单目视觉传感器修正保护距离。结果表明,该系统解决了机器人检测定位初始焊接位置的问题,对于复杂的工作环境有较强的适应性。

冗余移动焊接机器人运动学分析与轨迹规划

设计了一款以四自由度机械臂为执行机构,以旋转电弧焊炬为末端执行器的冗余移动焊接机器人。对机器人移动平台进行建模分析并用改进D-H参数法对机械臂进行运动学分析,然后对其整体进行了集成运动学分析,得出执行器末端坐标系相对于笛卡尔坐标系的运动学关系;并提出一种基于移动机械臂的粒子群优化算法,以解决冗余移动机器人运动学逆解问题,为机器人的运动控制奠定了基础。针对格子型角焊缝提出了一种新的轨迹规划方法,用Matlab对目标轨迹所选取的离散点进行数值解析并进行高次多项式拟合,为后续设计控制提供高效准确的途径。

基于OpenMV摄像头的运动目标控制与自动追踪系统设计与实现

针对运动目标自动追踪系统复杂且成本较高等问题,文中旨在设计一种成本低廉且易于部署的基于STM32F103C8T6、OpenMV摄像头和二维舵机云台的运动目标自动追踪系统,以解决传统自动追踪系统设备昂贵、算法复杂难于推广的问题,并为OpenMV摄像头在安防监控等领域的应用提供新的思路。该系统主要由主控模块、OpenMV摄像头模块、二维舵机云台模块、电源模块、OLED显示模块组成,通过OpenMV摄像头模块识别特定阈值的色块或矩形图形,并处理色块与矩形角点位置信息,将处理后的数据通过串口通信发送给主控模块,再由主控模块通过PID算法与运动算法控制二维舵机云台模块运动,从而实现运动控制与自动追踪。最后通过激光笔测试装置实际追踪效果,整合数据进行分析验证,该运动目标控制与自动追踪系统的理论研究与设计能够达到目标效果。

轮式机器人折线焊缝跟踪协调控制方法

研究了以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对折线焊缝进行跟踪的协调控制方法。设计了自适应模糊控制器对十字滑块和车轮进行协调控制,通过控制机器人移动对焊缝进行粗略跟踪,同时调整十字滑块带动焊枪对焊缝进行精确跟踪。为了使机器人的移动方向与焊缝走向一致,采用Sugeno型模糊逻辑系统作为滤波器对机器人本体的方位角偏差进行滤波处理,使机器人本体在跟踪焊缝的直线段时做直线运动,在跟踪焊缝的曲线段时做转弯运动。结果表明,该算法能够成功应用于最大为60°的折线焊缝和Z形焊缝的自动跟踪焊接。

以旋转电弧为传感器的移动机器人角焊缝跟踪

研究以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对具有直角转弯的角焊缝进行跟踪焊接的控制方法。采用分段控制的方法设计控制器对水平滑块进行控制,以实现直线段焊缝的跟踪。该控制器在大偏差时采用比例控制,在小偏差时采用参数自调整模糊控制,并利用免疫反馈规律对比例因子进行修正,实现了直线焊缝、小曲率焊缝和小折角焊缝的跟踪。分析直角转角处焊缝跟踪时机器人的运动学模型,并利用旋转电弧传感器检测到的焊枪倾角信息检测直角拐点,利用超声波传感器检测前方焊缝位置,设计控制器对车轮和水平滑块进行协调控制。最后,通过实际焊接试验证明了该方法的有效性。

船舱流水孔自动识别跟踪焊接系统

船舶制造中,为加强船体强度,船舱底部设置许多格子间,其工作环境狭小且存在不连续焊缝,影响焊接生产效率.现有焊接机器人无法识别流水孔特征点位置,目前主要由人工来完成焊接.在旋转电弧传感焊接机器人的基础上,增加激光视觉传感器用于识别流水孔的特征点,结合嵌入式工控机和其它硬件,通过自主开发的VC++软件完成对船舱流水孔焊缝自动识别、跟踪及焊接.结果表明,该系统便携灵活,适用于船舱格子间焊接作业且识别和跟踪效果良好.

基于机器人旋转电弧传感器跟踪仰焊焊缝

为了提高焊接的质量和效率,必须实现机器人对仰焊焊缝的自动跟踪.利用组合滤波的方法对焊接电流进行滤波.采用最小二乘法对第16个采样点至第48个采样点进行线性拟合,拟合直线的斜率作为偏差.以偏差和连续三次偏差之和作为模糊控制器的输入,以水平滑块伸缩速度对应的脉冲数作为模糊控制器的输出.连续三次偏差的绝对值都大于0.9时,认为到达焊缝终点.进行了仰焊焊缝跟踪试验、仰焊焊缝终点检测和流水孔的通过试验.结果表明,利用该算法,机器人跟踪仰焊焊缝的准确度高,可靠性好,能够准确地识别出仰焊焊缝终点和通过流水孔.

基于旋转电弧传感机器人立焊焊缝的跟踪

为了实现机器人对立焊焊缝的准确跟踪,提高焊接的质量和效率,减少焊接工人的劳动强度,对采样电流进行组合滤波,利用"绝对差法"对第1个采样点到第32个采样点进行线性回归,拟合直线的斜率作为偏差,以偏差和偏差的变化率作为模糊控制器的输入,经过输入量的模糊化、模糊推理和输出量的清晰化,控制水平滑块伸缩跟踪立焊焊缝.通过路径规划,使焊枪从上倾45°变成下倾45°.利用基于水平滑块伸缩跟踪焊缝与路径规划组合的方法对立焊焊缝进行跟踪.实验结果表明:利用该算法,基于旋转电弧传感机器人跟踪立焊焊缝的可靠性好,精确度高.

永磁吸附履带式爬壁机器人转向动力特性分析

针对永磁吸附履带式爬壁机器人壁面转向过程中转向中心偏移问题,根据该类型爬壁机器人的结构特点,结合履带车辆转向理论,对爬壁机器人壁面转向条件进行分析,建立其转向动力学模型。通过实例计算,得到了爬壁机器人转向中心偏移量和所需驱动力的变化规律,分析了转向中心偏移对转向动力学模型的影响,以及载荷分散机构、磁吸附单元间隙对转向过程的影响。结果表明,转向动力学模型中忽略转向中心偏移会导致转向所需驱动力的计算结果偏大;载荷分散机构对机器人的转向影响很小,但可以改善壁面法向载荷分布;减小磁吸附单元间隙,有利于爬壁机器人的壁面转向。该分析结果为永磁吸附履带式爬壁机器人的设计和优化提供了基础。

旋转电弧传感移动机器人前倾后倾时对角焊缝的跟踪

旋转电弧传感的移动焊接机器人对90°折线角焊缝进行跟踪时,焊炬姿态先前倾,过了直角点后姿态为后倾,倾角最大为45°,焊炬倾角的变化将导致传感器对焊缝跟踪产生偏差。通过旋转电弧传感器旋转轨迹在水平面的投影得到了带倾角的旋转电弧传感器高度的几何模型,利用焊炬存在倾角时一个旋转周期内前后半周期高度的对称性,运用最小二乘法分别对旋转电弧焊炬前后半周期的焊接电流进行拟合,得到存在倾角时旋转电弧传感器对角焊缝识别的方法。最后,通过实验验证该方法的正确性和有效性。

基于RecurDyn的履带式消防机器人设计与爬梯运动学仿真

设计一款用于复杂环境的履带式消防机器人,在不同环境下,其可靠性和稳定性显得更加重要。该机器人采用履带式底盘结构,采用阻尼弹簧减振器作为减振系统,克服了传统履带结构带来的振动问题。对机器人的爬梯过程进行运动学分析,得出运动方程。在RecurDyn/Track LM模块下,对设计的履带消防机器人进行爬梯过程的仿真分析,得到机器人爬梯所需的驱动转矩;针对仿真试验得出的重心变化曲线,进行了机器人爬梯的稳定性分析。