在汽車門板內(nèi)外飾件焊接生產(chǎn)線上,面對不同型號汽車門板以及數(shù)量繁多、種類多樣的焊點,需要使焊接生產(chǎn)更加柔性化和智能化。使用雙臂協(xié)同焊接來替代單臂焊接可提高工作效率,同時也對生產(chǎn)安全提出了嚴格的要求:確保雙臂焊接為無碰撞過程。焊接前的準備工作涉及焊點分配和焊點序列規(guī)劃兩個主要問題,關(guān)系到生產(chǎn)焊接效率。因此,本文針對汽車門板內(nèi)外飾件的雙機械臂協(xié)調(diào)焊接,研究雙臂協(xié)同焊接、焊點分配與焊點序列規(guī)劃,主要研究內(nèi)容如下:首先,研究了焊接機械臂運動學與建模。雙臂協(xié)同運動問題,涉及機械臂運動學。本文以IRB1600型號機械臂為研究對象,基于D-H表示法和迭代數(shù)值解法分別為其建立正、逆運動學方程,并建立運動學模型。基于機器人仿真平臺V-REP進行仿真實驗,驗證機械臂模型的有效性,對正、逆運動學方程進行了驗證。其次,研究了雙臂碰撞檢測及避障運動規(guī)劃。本文基于OBB（Oriented Bounding Box）包圍體技術(shù)建立機械臂碰撞檢測模型,介紹了以O(shè)BB-Tree重疊檢測為原理的碰撞檢測算法,并以此作為避障運動規(guī)劃的碰撞檢驗依據(jù)。通過設(shè)置目標偏置概率、加入最小步長控制和引入雙向擴展樹機制,對RRT（Rapi... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

工位運動示意圖

第二章焊接機械臂運動學分析及建模9第二章焊接機械臂運動學分析及建模2.1引言汽車門板焊接生產(chǎn)中使用的焊接機械臂，因其仿照人體手臂關(guān)節(jié)組織結(jié)構(gòu)而具有強大的靈活性，廣泛地作為工業(yè)生產(chǎn)工具。研究機械臂運動一直是機器人領(lǐng)域的重要課題，同時也為工業(yè)生產(chǎn)提供理論基矗本文所討論的焊接機械臂是由六個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成的工業(yè)焊接機械臂，其基座一端固定，防止機械臂移動，末端為自由端，可通過末端執(zhí)行器來執(zhí)行具體動作。通常在做任務(wù)規(guī)劃的時候，最直觀的是使用笛卡爾空間的坐標描述來指導(dǎo)機械臂末端需要到達的期望位置和姿態(tài)，然而，只有通過驅(qū)動各個關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機械臂末端才能運動，所以機械臂的末端運動是各個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角相互配合的結(jié)果。描述末端位置和方向與各個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系是解決機械臂運動的重要一步，在機械臂運動學中這層轉(zhuǎn)換關(guān)系包含兩個方面：（1）已知機械臂參數(shù)和各個關(guān)節(jié)變量角度值，求解機械臂末端的位置和姿態(tài)，稱之為正運動學；（2）已知機械臂參數(shù)和機械臂末端的位置和姿態(tài)，求解各個關(guān)節(jié)變量角度值，稱之為逆運動學。因此需要構(gòu)建一種數(shù)學模型來描述末端與各關(guān)節(jié)之間的關(guān)系，才能求解具體的正逆運動學問題。本文首先利用矩陣及矩陣變換來描述剛體在空間中的位置、姿態(tài)和運動，然后使用D-H（Denavit-Hartenberg）方法[39]來推導(dǎo)ABBIRB1600機械臂各關(guān)節(jié)之間的變換關(guān)系，構(gòu)建具體機械臂模型，以完成求解ABBIRB1600機械臂的正逆運動學。圖2-1機械臂正逆運動學關(guān)系2.2空間位姿描述空間位姿用于描述一個剛體的空間位置和空間姿態(tài)（方位），是研究空間剛體運動的基礎(chǔ)[40]。通常，在笛卡爾坐標系中只需一個三維向量即可描述空間位置。相比于空間

華南理工大學碩士學位論文10位置，空間方位的表示略為復(fù)雜，一般情況下在剛體上“附著”一個跟其轉(zhuǎn)動的坐標系，通過定量表示該坐標系與參考坐標系的旋轉(zhuǎn)關(guān)系來描述剛體的空間方位。（1）空間位置描述在笛卡爾坐標系中，一個三維向量便可確定空間位置。如圖2-2所示，笛卡爾坐標系{O}中某點P，其在三個坐標軸上的坐標分別為xp、yp、zp，則點P可以表示為：xyzPpipjpk（2-1）圖2-2位置描述示意圖寫成向量形式為:xyzpPpp（2-2）（2）空間位姿描述圖2-3方位描述示意圖假如坐標系{B}原點與參考坐標系原點重合，如圖2-3所示，坐標系{B}由相互垂直的三個單位向量表示：nèx、o、ax。坐標系{B}中的每一個主向量用所在參考系{O}的三個主軸表示，那么坐標系{B}的三個坐標可以表示成一個三維方陣OBR：

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本文編號：3619372