本文關鍵詞：平面自主移動機器人空間彎曲角焊縫跟蹤控制

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【摘要】：隨著船舶業(yè)的飛速發(fā)展,人們對焊接的質量提出了更高的要求,使用基于旋轉電弧傳感機器人能夠很好地實現(xiàn)對空間彎曲角焊縫的跟蹤,有利于實現(xiàn)船艙中格子形焊縫的焊接自動化。在前人工作的基礎上,本文對焊接機器人的機械部分和硬件部分進行了改進,使機器人的性能更加可靠,外形更像產品。本文研究了旋轉電弧傳感信號濾波方法及焊槍偏差識別算法和控制算法。在焊接電流的濾波方法中,本文研究了中值濾波、均值濾波、閾值處理濾波、線性濾波、軟閾值小波濾波和三次曲線擬合濾波,以及兩種組合濾波方法,分別是基于軟閾值小波濾波的組合濾波方法和基于閾值處理的組合濾波方法。在偏差識別算法中,本文研究了最小二乘法偏差識別、絕對差法偏差識別和最小距離分類器偏差識別。在控制算法中,本文還對模糊控制算法和多個模式類的感知機進行了研究。針對工廠中焊縫都比較長而水平滑塊的行程比較短的問題,本文對旋轉電弧傳感機器人跟蹤彎曲角焊縫進行了研究,包括基于水平滑塊的伸縮跟蹤焊縫,基于兩輪差速運動跟蹤焊縫,輪子和水平滑塊協(xié)調運動跟蹤焊縫,輪子、水平滑塊和垂直滑塊協(xié)調運動跟蹤焊縫,實驗結果證明了所設計算法的正確性。格子形焊縫由90?折線角焊縫組成。為了實現(xiàn)機器人對格子形焊縫的自動焊接,本文對沒有流水孔的水平面內90?折線角焊縫的跟蹤進行了研究,關鍵技術包括90?折線角焊縫交叉點的識別以及路徑規(guī)劃。此外,本文也對焊縫終點的檢測,立焊焊縫的跟蹤和仰焊焊縫的跟蹤進行了研究。實驗結果表明,所設計算法是正確的。最后,為了提高焊接機器人對工廠惡劣環(huán)境的適應能力,本文對機器人通過焊道,存在對接焊縫和裝配焊縫的角焊縫,存在間隙的角焊縫,識別初始焊接位置以及多道焊進行了研究,并采取了相應的措施,使這些干擾不影響焊縫跟蹤的精確度,從而提高了機器人智能化的程度。實驗結果表明,所設計的算法提高了機器人的抗干擾能力。
【關鍵詞】：焊接機器人 旋轉電弧傳感器 偏差識別 控制算法 焊縫跟蹤
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP242;TG441.7
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-19
• 1.1 研究的目的和意義10-11
• 1.2 焊接機器人發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 用于焊縫跟蹤的傳感技術12-15
• 1.3.1 電磁感應式傳感器12
• 1.3.2 接觸式傳感器12-13
• 1.3.3 視覺傳感器13
• 1.3.4 聲學傳感器13
• 1.3.5 電弧傳感器13-15
• 1.4 用于焊縫跟蹤的信號處理技術15-17
• 1.4.1 濾波算法15-16
• 1.4.2 偏差識別算法16-17
• 1.4.3 控制算法17
• 1.5 本文的主要研究工作17-18
• 1.6 本章小結18-19
• 第2章 機器人機構和系統(tǒng)硬件的設計19-34
• 2.1 焊接機器人系統(tǒng)的設計19-20
• 2.2 機器人機械部分的設計20-25
• 2.3 控制系統(tǒng)硬件的設計25-33
• 2.3.1 運動控制部分的電路設計25-28
• 2.3.2 信號采集部分的電路設計28-30
• 2.3.3 防跌落部分的電路設計30-31
• 2.3.4 其它部分的電路設計31-33
• 2.4 本章小結33-34
• 第3章 旋轉電弧傳感信號濾波及焊槍偏差識別和控制算法34-50
• 3.1 焊接電流的濾波34-42
• 3.1.1 中值濾波34
• 3.1.2 均值濾波34
• 3.1.3 閾值處理濾波34-35
• 3.1.4 線性濾波器35
• 3.1.5 軟閾值小波濾波35-36
• 3.1.6 三次曲線擬合濾波36
• 3.1.7 焊接電流的濾波過程36-42
• 3.2 偏差識別算法42-46
• 3.2.1 最小二乘法偏差識別42-43
• 3.2.2 絕對差法偏差識別43-45
• 3.2.3 最小距離分類器偏差識別45-46
• 3.3 控制算法46-49
• 3.3.1 模糊控制算法46-48
• 3.3.2 多個模式類的感知機48-49
• 3.4 本章小結49-50
• 第4章 基于旋轉電弧傳感機器人對彎曲角焊縫的跟蹤50-70
• 4.1 基于水平滑塊的伸縮跟蹤焊縫50-53
• 4.1.1 基于水平滑塊伸縮跟蹤焊縫的實現(xiàn)50-51
• 4.1.2 實驗51-53
• 4.2 基于兩輪差速運動跟蹤焊縫53-57
• 4.2.1 基于兩輪差速運動跟蹤焊縫的實現(xiàn)53-56
• 4.2.2 實驗56-57
• 4.3 輪子和水平滑塊協(xié)調運動跟蹤焊縫57-62
• 4.3.1 基于輪子和水平滑塊協(xié)調運動跟蹤焊縫的實現(xiàn)57-59
• 4.3.2 實驗59-62
• 4.4 輪子、水平滑塊和垂直滑塊協(xié)調運動跟蹤焊縫62-69
• 4.4.1 基于垂直滑塊在豎直方向上跟蹤焊縫62-64
• 4.4.2 空間彎曲角焊縫跟蹤的實現(xiàn)64
• 4.4.3 實驗64-69
• 4.5 本章小結69-70
• 第5章 90° 折線角焊縫及立焊焊縫和仰焊焊縫的跟蹤70-87
• 5.1 無流水孔的水平面內90° 折線角焊縫的跟蹤70-78
• 5.1.190° 折線角焊縫交叉點的識別70-73
• 5.1.2 路徑規(guī)劃73-76
• 5.1.3 實現(xiàn)76-77
• 5.1.4 實驗77-78
• 5.2 焊縫終點的檢測78-79
• 5.3 立焊焊縫和仰焊焊縫的跟蹤79-86
• 5.3.1 立焊焊縫的跟蹤79-84
• 5.3.2 仰焊焊縫的跟蹤84-86
• 5.4 本章小結86-87
• 第6章 提高基于電弧傳感機器人跟蹤焊縫的抗干擾能力87-96
• 6.1 機器人通過焊道87-89
• 6.2 豎直的對接焊縫89-90
• 6.3 裝配焊縫和多道焊90-92
• 6.4 存在間隙的角焊縫92
• 6.5 初始焊接位置的識別92-94
• 6.6 本章小結94-96
• 第7章 結論和展望96-98
• 7.1 結論96
• 7.2 展望96-98
• 致謝98-99
• 參考文獻99-102
• 攻讀學位期間的研究成果102

【參考文獻】

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本文編號：1114587