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随着经济的发展,在机械制造业中,对相贯线的焊接质量和焊接效率要求越来越高,人工焊接难以达到生产效率的要求,而专用的焊接机器人可以代替人们有效完成这些任务。关节机器人以其具有灵活的运动形式而在生产实际中占有越来越重要的地位。其中,六轴关节机器人又因结构简单、运动灵活,几乎适合于任何轨迹或角度的工作,又可以自由编程,完成全自动化工作等特点而具有广阔的应用前景。 本文在论述国内外相贯线焊接以及机器人轨迹规划研究现状的基础上,提出了采用六轴机器人进行马鞍形相贯线的焊接方案,通过分析圆柱形管件在插管焊接时形成的马鞍形相贯线的特点,推导出了其通用的数学模型。并以此为基础,设计了基于Visual Basic语言和MATLAB语言混合编程方法的马鞍形相贯线的处理软件。 对六轴关节机器人进行了运动学分析,采用D-H法推导出了机器人末端的正、逆运动学方程,并对六轴关节机器人的末端运动空间进行了求解,为机器人的轨迹规划奠定了基础。在此基础上,对机器人分别进行了关节空间的三次多项式和五次多项式的插值的研究以及笛卡尔空间下的直线插补和圆弧插补的研究,为机器人的轨迹规划提供了可靠依据,同时,利用RBF神经网络算法对马鞍形相贯线的焊接轨迹进行了优化研究。 根据机器人的实际尺寸,以及焊接条件,采用虚拟样机技术,利用Solidworks软件对六轴机器人建立了三维模型,并将其导入ADAMS软件中进行了运动学的仿真和分析,验证了轨迹规划的正确性。 在实验室的条件下,进行了马鞍形相贯线焊接的仿真实验。从实验结果看,六轴机器人能按照规划的马鞍形相贯线的轨迹模拟完成相贯线的焊接,验证了理论推导的正确性。