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从21世纪先进制造技术发展来看,焊接自动化生产己是必然趋势。焊接自动化的发展经历了完全手工焊、半自动焊和专机机械化自动化焊,目前的趋势是机器人自动化、柔性化和智能化。机器人的轨迹规划在机器人的控制中具有重要的地位,本文以CINCINNATI MILACRON公司制造的T<3>型工业机器人为本体,根据机器人末端执行器所要完成的轨迹特点,进行了轨迹规划。
首先,详细介绍了CINCINNATI MILACRONT<3>型工业机器人各种技术参数,对机器人进行了运动学分析,着重论述了运用Denavt-Hartenberg表示法建立机器人执行器中心相对于基础的位姿变换矩阵,形成了机器人的运动学正解方程,并利用逆矩阵对运动学正解方程进行变换,建立机器人的求逆算法。应用MATLAB构建了数学模型,进行了运动学计算及三维动态仿真。
其次,在比较了三次多项式插值法和三次B样条插值法,并对NURBS曲线插值法进行初步研究的基础上,决定采用三次B样条插值法进行插值。该方法保障了速度和加速度连续,还具有分段处理性的特点,可以对局部轨迹进行调整,利于优化设计。此外该方法计算速度快、占用计算机内存少。
再次,根据实际焊接任务的特点和焊枪的位姿特点,建立了空间的几何关系。应用MATLAB对机器人末端执行器要走的马鞍形焊缝和各个关节的角位移、速度和加速度进行了仿真。
最后,针对马鞍形焊缝的焊接建立了CINCINNATI MILACRONT<3>弧焊机器人和二轴倾斜/回转焊接变位机的工作站坐标系,用Denavit-Hartenberg方法建立了变位机的运动学方程,实现了运动学正解和使变位机获得平焊位置的算法,从而保证了焊接质量。