基于動(dòng)力學(xué)的移動(dòng)焊接機(jī)器人焊縫跟蹤控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國(guó)在造船、石油、能源、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，大型結(jié)構(gòu)件焊接的場(chǎng)合越來(lái)越多，要求焊接機(jī)器人的移動(dòng)范圍越來(lái)越大。目前應(yīng)用于這些場(chǎng)合的焊接機(jī)器人多為有軌式的，這種機(jī)器人在焊接之前需要先鋪設(shè)軌道，準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)并且價(jià)格昂貴。在彎曲焊縫焊接的場(chǎng)合，由于軌道很難與被焊工件輪廓完全相同，使得焊接的精度不高，影響焊接的質(zhì)量。相對(duì)于有軌式焊接機(jī)器人，移動(dòng)焊接機(jī)器人由于具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)等特點(diǎn)，在造船工業(yè)、大型球罐焊

2、接等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文在河北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“基于視覺(jué)管道焊接機(jī)器人焊縫跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2007309)”的支持下，以實(shí)驗(yàn)室已有的移動(dòng)焊接機(jī)器人平臺(tái)為研究對(duì)象，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1)建立了移動(dòng)焊接機(jī)器人焊接時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，基于牛頓-歐拉法建立了移動(dòng)焊接機(jī)器人的統(tǒng)一動(dòng)力學(xué)模型。
　　 2)設(shè)計(jì)了自適應(yīng)模糊控制器和高斯基模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器對(duì)十字滑塊和車(chē)輪進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，在跟蹤誤差較小

3、時(shí)由十字滑塊快速消除誤差，誤差較大時(shí)由十字滑快和移動(dòng)平臺(tái)共同消除誤差。
　　 3)從移動(dòng)焊接機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型出發(fā)，設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)控制器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)軸的速度跟蹤，利用單層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力克服機(jī)器人模型參數(shù)部分未知和擾動(dòng)的影響，在線(xiàn)補(bǔ)償動(dòng)力學(xué)耦合和未建模的系統(tǒng)擾動(dòng)，使跟蹤更加快速、平滑。利用Lyapunov 穩(wěn)定性判據(jù)，證明了所選取的控制力矩輸入使系統(tǒng)全局漸進(jìn)穩(wěn)定。
　　 4)采用LabVIEW 編程平臺(tái)，