核電封頭管座焊接用移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃新方法研究.pdf

1、核電封頭與管座的焊接是核電站反應(yīng)堆壓力容器制造中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。目前主要依靠人工焊接完成，焊接效率低，焊接質(zhì)量難以保證。在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“核電封頭與管座復(fù)雜空間型面焊接機(jī)器人設(shè)計(jì)方法研究”支持下，本文開(kāi)展核電封頭與管座的機(jī)器人焊接研究，針對(duì)特殊的焊接需求與作業(yè)環(huán)境，提出一種新的焊接機(jī)器人總體方案，并針對(duì)該機(jī)器人開(kāi)展運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究。
　　首先，核電封頭與管座之間的施焊空間小、焊道形狀復(fù)雜，管座數(shù)量多、在核電封頭上呈離散分布狀態(tài)，

2、焊接作業(yè)面積大、范圍廣。本文為適應(yīng)特殊工況對(duì)作業(yè)環(huán)境進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，并提出兩種適合該作業(yè)環(huán)境的橫跨式移動(dòng)焊接機(jī)器人構(gòu)型方案。分別為一體式機(jī)器人和分離式機(jī)器人。
　　其次，針對(duì)移動(dòng)焊接機(jī)器人實(shí)時(shí)高效運(yùn)動(dòng)算法開(kāi)發(fā)的需要，提出一種拓?fù)?參數(shù)-軌跡三層次結(jié)構(gòu)的機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃的新方法。在步態(tài)拓?fù)湟?guī)劃層次完成機(jī)器人移動(dòng)步態(tài)類(lèi)型規(guī)劃工作，在步態(tài)參數(shù)規(guī)劃層次完成對(duì)步態(tài)中特征參數(shù)，如高度、長(zhǎng)度、時(shí)間及半徑的設(shè)定任務(wù)。在步態(tài)軌跡規(guī)劃層次完成移動(dòng)機(jī)器人

3、足端的移動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)三層次結(jié)構(gòu)的步態(tài)規(guī)劃方法，有效降低焊接機(jī)器人實(shí)時(shí)軌跡計(jì)算工作量，提高在線(xiàn)規(guī)劃效率，為下一步復(fù)雜環(huán)境下基于視覺(jué)實(shí)時(shí)測(cè)量反饋的機(jī)器人焊接作業(yè)提出在線(xiàn)規(guī)劃算法。
　　接著開(kāi)展了移動(dòng)焊接機(jī)器人作業(yè)路徑與作業(yè)軌跡規(guī)劃研究。提出橫向掃掠、斜向掃掠、徑向掃掠三種焊接作業(yè)路徑來(lái)覆蓋核電封頭上全部管座，實(shí)現(xiàn)了焊槍作業(yè)的軌跡規(guī)劃。
　　在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了移動(dòng)焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃程序系統(tǒng)，為用戶(hù)設(shè)計(jì)了焊接系統(tǒng)操作端，進(jìn)行