工業(yè)機(jī)器人激光切割應(yīng)用的軌跡規(guī)劃與系統(tǒng)標(biāo)定研究.pdf

1、激光切割作為先進(jìn)加工技術(shù)廣泛用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提升勞動生產(chǎn)率、降低加工成本、減少材料消耗起到越來越重要的作用。
　　 隨著光纖傳輸?shù)母吖β使饫w激光器的問世，以及工業(yè)機(jī)器人定位精度的不斷提高，利用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行激光切割，是當(dāng)今的機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域和激光切割領(lǐng)域的一大熱點。
　　 本論文主要研究工業(yè)機(jī)器人的激光切割應(yīng)用，搭建了激光切割的軟硬件平臺，對離線編程的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究

2、，并利用離線編程軟件對復(fù)雜軌跡的工件進(jìn)行了激光切割。主要工作概述如下:
　　 1)搭建了激光切割實驗平臺。采用機(jī)器人語言VAL3開發(fā)了機(jī)器人軟件，具有機(jī)器人系統(tǒng)標(biāo)定、運動控制和信號控制等功能。采用高級語言C＃開發(fā)了工控機(jī)軟件，具有遠(yuǎn)程控制、產(chǎn)品管理、狀態(tài)監(jiān)控、工藝數(shù)據(jù)庫管理等功能。
　　 2)分析了空間坐標(biāo)系位置與姿態(tài)的描述方法，推導(dǎo)了姿態(tài)矩陣與X-Y-Z歐拉角的相互轉(zhuǎn)化公式。利用連桿參數(shù)推導(dǎo)了運動學(xué)正解，采用解析法求取

3、了運動學(xué)逆解。引入手臂形態(tài)參數(shù)，解決了逆運動學(xué)求解的多解問題。利用微分變換，求取了雅可比矩陣。
　　 3)研究了機(jī)器人在關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃，提出了通過建立坐標(biāo)系對圓弧軌跡進(jìn)行規(guī)劃的方法，簡化了插值算法。采用了二次貝塞爾曲線進(jìn)行運動銜接處的軌跡規(guī)劃，實現(xiàn)了機(jī)器人運動過程不停頓。針對笛卡爾空間軌跡規(guī)劃容易出現(xiàn)的工作空間超限和奇異點問題，提出了一種檢測方法。設(shè)計了常規(guī)圖形的切入和切出路徑，具備了內(nèi)切和外切的功能。
　

4、　 4)研究了機(jī)器人系統(tǒng)標(biāo)定。采用了三點法和右手定則，實現(xiàn)了工件坐標(biāo)系的標(biāo)定。提出了示教四點手臂位姿的方法，實現(xiàn)了工具坐標(biāo)系的標(biāo)定。分析了工具標(biāo)定的誤差，提出了一種誤差修正算法，并編寫了標(biāo)定和修正算法程序，最終實驗測得工具的位置誤差小于0.5mm。
　　 5)利用示教編程和離線編程進(jìn)行了激光切割實驗。三維建模軟件SolidWorks對工件建模，采用了離線編程軟件PEPS從工件提取作業(yè)軌跡。研究了離線軌跡文件的數(shù)據(jù)格式，通過后置