随着工业自动化及机器人技术的发展,大型石油钢管螺旋焊缝管端磨削亟需高效率、高精度的自动化管端修磨设备。目前,此领域主要以先机器粗磨+后人工精磨的半自动化方式,该方式不仅效率低,废品率高,修磨质量低,而且危害操作者健康。为解决磨削技术难题,在总结焊缝修磨发展经验的基础上,设计了一台集自动化检测、修磨为一体的焊缝修磨机器人。本文基于Lab VIEW平台采用离线JBI+在线数据预更新的方式,应用欧拉角方法实现机械臂的动态连续运动,解决磨削轨迹中的运动控制问题。本文主要研究内容如下。通讯方案设计及运动控制流程规划。为实现基于Lab VIEW完成磨削过程中的运动控制功能,建立了西门子PLC和触摸屏通信、PLC与Lab VIEW控制模块间自由口通讯、YRC1000控制器与NI控制器通信,为整个系统的运动控制、数据传输、信号交互奠定基础;并规划设计整体磨削运动流程。机器人运动学及轨迹规划。以D-H法建立安川GP-180机械臂连杆坐标系,建立机器人运动学模型,进行正逆运动学推导过程分析。利用robotics toolbox工具箱在matlab中进行运动学仿真,验证其正逆解的正确性。结合螺旋焊管生产工艺,进行机械臂直线、圆弧、螺旋轨迹仿真,验证欧拉角插补方式的可行性。基于motocom32二次开发包在Lab VIEW中以离线JBI+在线数据预更新的方式完成机械臂直线运动、管端识别、圆弧运动,并以动态连续轨迹控制的方式完成螺旋运动程序设计。系统测试及实验验证。完成修磨机器人人机交互界面设计、Lab VIEW检测界面设计、机械臂位姿数据传输功能测试、系统集成及安装调试。进行圆弧和螺旋轨迹跟踪扫描实验、焊缝打磨实验,实验表明,运行过程各模块通信功能正常,运动控制轨迹正确。机器人关键运动运行稳定,连贯性好,整体运动流程符合生产工艺,焊缝打磨效果较好,达到工艺参数标准。经过三个月连续运行,该设备在中石油分厂得到推广应用。经过实验结果验证,本文提出的机械臂动态连续运动控制能够实现,运动过程连续平稳,该设备能完成对焊缝自动化检测及修磨工作,修磨精度高。