基于四元數的汽車焊接機器人工作站研究.pdf

1、目前用于工業(yè)生產的弧焊機器人主要采用示教再現的編程方式，這種編程方式已經難以滿足中小批量、較為復雜零件，且對焊接質量要求較高的汽車零配件制造的需求。開發(fā)一種經濟實用型焊接機器人工作站，滿足是中小汽車零配件制造企業(yè)的需求，具有很高的工程應用價值和研究意義。論文主要工作如下:
　　 針對6R串聯機器人運動學求解計算量大、傳統(tǒng)方法求解困難以及涉及多解和奇異性等問題，在普呂克坐標系下描述了剛體運動，建立剛體運動的四元數以及對偶四元數的數

2、學模型，進一步建立了6R串聯機器人運動學數學模型，從而可以方便地求得6R串聯機器人8組運動學逆解。隨后，以一種串聯機器人為例，采用MATLAB進行算法計算，利用MATLAB/robot toolbox進行了結果驗證。與傳統(tǒng)方法相比，采用該方法求解串聯機器人運動學正逆解計算方法簡潔、通用性強，有利于提高計算速度以及進一步改善計算機控制的實時性。
　　 針對復雜焊縫曲線示教困難，并且為了提高整體焊接質量，建立了工作站的離線編程數學模

3、型。通過繪制工件焊縫的CAD模型，并研究CAD/DXF文件數據結構，建立從焊縫的CAD模型到MATLAB坐標信息的數據接口，便于從直觀的CAD文件直接轉化為計算機可識別的位置坐標信息，從而實現了離線編程計算。
　　 根據焊接工藝需求，建立機器人與變位機的解耦算法;根據工藝需求設定焊接過程中焊槍姿態(tài)，對冗余自由度（7自由度）系統(tǒng)進行軌跡優(yōu)化規(guī)劃，避免冗余系統(tǒng)的多解問題。得到機器人以及變位機的運動軌跡，并按照機器人和變位機的程序規(guī)則