面向船舶的喷涂机器人离线编程技术研究

传统的机器人编程一般采用人工示教或者离线编程的方式进行,针对外形复杂、喷涂工艺要求高的大型船舶表面,现有离线编程方法均不能直接适用。因此,提出了一种针对大型船舶表面喷涂作业的离线编程与仿真系统,分别对非球形腕机器人逆运动学求解、区域分割、轨迹规划、中间语言及后置处理等进行了详细的研究。以Solidworks三维设计软件作为基础平台,以Visual Studio为开发环境,开发了一套离线编程与仿真软件,实现了从工件导入到基于工件特点进行区域分割再到轨迹规划生成中间语言程序最后转换为机器人程序的完整流程。同时,使用该系统针对一般曲面、弯曲程度较大的曲面、船舶外表面分别进行了仿真实验,结果表明该系统能适用于不同工件的喷涂作业,且能够提高喷涂效率及喷涂效果,验证了该系统的通用性和有效性。

白介素调节的多机器人队形免疫网络控制算法

为了提高多机器人队形控制精度和效率,尤其是偏离预定轨道时的纠正能力,提出一种白介素调节的多机器人队形免疫网络控制算法。将机器人的速度和期望队形重心分别作为抗体和抗原,借鉴Jerne的独特型免疫网络假设,通过抗体和抗原的刺激和抑制来构建队形控制免疫协作网络;在白介素免疫调节机理启发下,定义白介素调节因子来解决机器人轨道偏离时的纠正难题;通过抗体激励值自适应选择速度完成队形控制。4种不同环境下的数值测试表明,与其他算法相比,白介素免疫网络算法不仅能够形成规定队形,而且队形形成所需时间平均减少73%,平均位移减少60%,且平均偏差角度逼近于0。仿真平台下的干扰测试结果也进一步验证了该算法的有效性和优越性。

基于响应面法的6013铝合金单模光纤激光焊接工艺及性能研究

选用2 mm 6013铝合金板材进行单模光纤激光焊接工艺试验,构建以激光功率、焊接速度、离焦量为输入变量,正背熔宽、背宽比和熔合区截面积为输出变量的3D响应面模型,模型具备显著性,且拟合良好。分析工艺参数变化对焊接接头几何特征的影响规律,并对典型焊缝进行了显微组织及力学性能分析。结果表明,激光功率与背面熔宽、背宽比及熔合区截面积变化呈正相关;焊接速度与输出变量均呈负相关;离焦量与正面熔宽及熔合区截面积变化呈正相关,与背宽比变化呈负相关。在背宽比回归模型中,激光功率与离焦量存在明显的交互作用。单模光纤激光可在低功率、高焊速的工艺匹配下实现2 mm 6013铝合金全熔透,且焊接接头截面熔宽更窄,微观晶粒尺寸小,其抗拉强度和断面延伸率分别为315.5 MPa和12.3%,可达到母材的90%和42%。