点焊机器人路径规划算法研究

来源 :太原科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Willy_Liang
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科技发展速度越来越快,机器人所涉及的领域逐渐增多,从简单的物体搬运到复杂的喷涂、点焊等领域。由于人工成本高以及传统焊接效率低,点焊机器人逐渐替代人工劳作,不仅改善了焊接质量,而且提高了焊接效率。与此同时,对点焊机器人的应用提出了更多的要求,包括机器人在焊点间移动过程中,关节运动保持柔顺平滑,末端位置准确无误的到达指定焊点;传统点焊路径规划不合理,路径规划需具备科学理论依据,才能保证点焊路径规划的合理性。本文以ABB1410机器人为研究对象,为确保机器人在运行过程中平稳准确的到达每一焊点,对机器人的关节运动进行轨迹规划;同时,利用改进遗传算法对单、双机器人分别进行点焊路径规划,保证点焊总路径长度最短。(1)对ABB1410机器人结构进行分析,建立机器人的D-H连杆坐标系,推导机器人的正逆运动学方程,在MATLAB软件中建模,验证运动学方程的正确性。(2)针对点焊机器人在焊点间移动的平滑性问题,对比分析多种机器人关节轨迹规划算法,选择S型曲线算法对机器人关节运动进行轨迹规划。仿真结果表明S型曲线算法的关节角度、角速度及角加速度变化曲线平滑,点焊机器人在焊点间可进行平滑运动,不会出现抖动现象,机器人末端能够精确地到达指定焊点。(3)针对传统人工规划点焊路径不合理的问题,使用智能算法对点焊路径进行规划,将实际点焊问题转化为TSP旅行商问题并建立数学模型,以最短路径为目标函数。使用改进的遗传算法对单机器人点焊路径进行迭代优化求解,仿真结果表明改进的遗传算法可以获得点焊最短路径,有效解决了点焊路径规划不合理的问题。(4)鉴于单机器人点焊存在效率低的问题,对双机器人点焊最短路径规划展开研究。分析双机器人点焊路径规划的约束条件与目标函数,确定双机器人焊点分配规则,将双机器人最短路径规划问题转化为单机器人最短路径规划问题。采用MATLAB软件进行仿真,结果表明使用此方法规划双机器人点焊最短路径,可以提升工作效率。因此,该方法具有一定的实用价值,也为点焊路径规划提供了理论依据。
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