淺議坡口機(jī)器人自尋跡位姿調(diào)整的軌跡規(guī)劃

楊保國

【摘要】大型焊接結(jié)構(gòu)件在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，比如大型球罐（儲罐）的焊接，大型石油輸送管道的焊接，大型艦船艙體、甲板、船身的焊接，對人手工作業(yè)提出較高要求和挑戰(zhàn)。而利用坡口機(jī)器人進(jìn)行大型焊接結(jié)構(gòu)件的作業(yè)，能有效降低手工作業(yè)的強(qiáng)度，在工業(yè)生產(chǎn)中具有較高的應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】坡口機(jī)器人；自尋跡位姿調(diào)整；軌跡規(guī)劃

在坡口機(jī)器人自尋跡位姿調(diào)整中，本體和焊炬的位姿的軌跡調(diào)整是核心內(nèi)容，一般在找到焊接坡口并得知機(jī)器人與其的夾角后進(jìn)行。本文從焊接的角度來論述坡口機(jī)器人自尋跡位姿調(diào)整的軌跡規(guī)劃。

一、坡口機(jī)器人自尋跡位姿調(diào)整的軌跡規(guī)劃

本文的研究重點(diǎn)是自尋跡位姿調(diào)整的軌跡規(guī)劃，以探討無障礙連續(xù)路徑在焊接位形空間中的軌跡。在自尋跡過程中，首先找到焊接坡口，然后規(guī)劃坡口機(jī)器人的轉(zhuǎn)向運(yùn)動軌跡，實(shí)現(xiàn)對坡口機(jī)器人和焊炬的位姿的調(diào)整，以便進(jìn)行焊接。

1.問題的數(shù)學(xué)描述

為了問題的數(shù)學(xué)描述，本文坡口機(jī)器人兩后輪軸線中點(diǎn)C為研究對象，然后以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，然后把C點(diǎn)的運(yùn)動軌跡通過坐標(biāo)變換表現(xiàn)出來，并根據(jù)坡口機(jī)器人結(jié)構(gòu)及與焊炬的位置關(guān)系對運(yùn)動軌跡進(jìn)行修正[1]， O點(diǎn)表示坡口機(jī)器人的初始位姿，O3點(diǎn)表示是目標(biāo)位姿。

設(shè)r是坡口機(jī)器人初始行駛方向與焊縫坡口的夾角；dl是O點(diǎn)距焊縫線的距離；d2是目標(biāo)位姿O3到O4的距離，則坡口機(jī)器人的起始位姿為：

軌跡調(diào)整過程，在這個過程中，坡口機(jī)器人在起始位姿的角速度為零，坡口機(jī)器人的線速度始終不變，坡口機(jī)器人在目標(biāo)位姿的角速度為零。位姿調(diào)整的軌跡曲線：0到ω的勻加速曲線運(yùn)動；ω保持不變的勻速圓周運(yùn)動；ω到0的勻減速曲線運(yùn)動。在位姿調(diào)整中，坡口機(jī)器人的線速度保持不變，在OO1階段，角速度0到ω，坡口機(jī)器人的運(yùn)動狀態(tài)是勻加速的轉(zhuǎn)向曲線，而前輪轉(zhuǎn)向角由0到a，轉(zhuǎn)動半徑由∞到R。設(shè)坡口機(jī)器人角速度為a，車體轉(zhuǎn)角θ1，則坡口機(jī)器人轉(zhuǎn)動的角速度：

結(jié)束語

在自尋跡過程中，位姿調(diào)整算法非常重要，是坡口機(jī)器人本體和焊炬的位姿軌跡調(diào)整的關(guān)鍵。一般情況下，位姿調(diào)整軌跡由勻速圓周運(yùn)動或變速曲線運(yùn)動組成，位姿調(diào)整比較有效的算法是曲線和圓弧相結(jié)合的方式。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)表明，該算法精確、容易，具有較高的實(shí)用價值。

參考文獻(xiàn)

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