论文中文题名: | 工业机器人协作焊接工作站耦合运动学建模与仿真分析 |
姓名: | |
学号: | 18205019029 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 080203 |
学科名称: | 工学 - 机械工程 - 机械设计及理论 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工学硕士 |
学位年度: | 2021 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 工业机器人 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2021-06-24 |
论文答辩日期: | 2021-06-02 |
论文外文题名: | Coupling Kinematics Modeling and Simulation Analysis of Industrial Robot Cooperative Welding Workstation |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Industrial robots ; Cooperative movement ; Synchronous speed planning ; Base coordinate system calibration ; Pose transition ; Robotstudio. |
论文中文摘要: |
随着产品柔性化、定制化的生产模式快速发展,作为制造业智能装备的工业机器人,其单台独立运行的工作模式难以满足复杂零部件的焊接加工,因此,本文研究建立由工业机器人与变位机组成的协作焊接工作站。 首先,在分析工业机器人与变位机之间的运动形式及其轨迹约束的基础上,建立了基于主从运动链的机器人协作焊接工作站耦合运动学模型,分别对工业机器人和变位机的运动学方程进行求解;基于最佳焊接效果的位姿要求,阐述了耦合运动学的求解流程;为获取实际焊接工作站的布局,采用适用于变位机基坐标系标定的关节轴线法;针对机器人与变位机的运动轨迹要求,分别设计了协作运动和同步运动的插补算法,并研究了基于圆弧的焊接轨迹平滑过渡方法;为实现工业机器人与变位机运行速度同步,采用了基于扩展联动轴的同步速度规划方法,并在梯形速度规划的基础上,分别研究了基于最短时间和基于给定时间的同步速度规划。 最后,以离线仿真软件Robotstudio6.08作为协作仿真平台,分别建立了采煤机电气控制箱和T型管道的离线焊接工作站,通过仿真实验证明了协作插补算法和同步速度规划的可行性;基于ADAMS分析了进行位姿过渡后的各个关节的动力学曲线图,证明了本文提出的圆弧位置过渡的有效性;通过实际焊接加工验证了离线焊接控制程序的正确性。 |
论文外文摘要: |
With the rapid development of production mode that product is flexible and the customized, as an equipment for intelligent manufacturing, industrial robot’s single independent operation mode is difficult to meet the welding processing of complex parts. Therefore, this paper studied the establishment of a collaborative welding workstation which composed of industrial robot and displacement machines. Firstly, on the basis of analyzing the motion form and its positioning constraints between the industrial robot and the displacement machine, the coupling kinematics model based on the master-slave motion chains are established, additionally, the kinematics equations of the industrial robot and the displacement machine are solved respectively. The solving process of collaborative kinematics is elaborated based on the positional request of the best welding effect. In order to obtain the layout of the actual welding station, the joint axis method suitable for the calibration of the displacement machine base coordinate system is proposed. In response to the movement trajectory of the robot and the displacement machine, the interpolation algorithm for collaborative movement and synchronous motion are designed, and the smooth transition method based on circular welding track is proposed. In order to realize the running speed synchronous between industrial robot and the displacement machine, the synchronous speed planning method based on the extended linkage axis is proposed, and on the basis of trapezoidal speed planning, synchronous speed planning based on the shortest time and a given time has been studied. Eventually, used offline simulation software Robotstudio6.08 as a collaborative simulation platform, the off-line welding workstation of the electrical control box of coal winning machine and T-type pipe is established. The feasibility of collaborative interpolation algorithm and synchronous speed planning is proved by simulation experiment. Based on ADAMS, the dynamic curves of each joint after postural transition were analyzed, which proves the effectiveness of the arc position transition proposed in this paper, the correctness of the off-line welding control procedure is verified by actual welding processing. |
参考文献: |
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中图分类号: | TP242.2 |
开放日期: | 2021-06-24 |