在汽車(chē)門(mén)板內(nèi)外飾件焊接生產(chǎn)線(xiàn)上,面對(duì)不同型號(hào)汽車(chē)門(mén)板以及數(shù)量繁多、種類(lèi)多樣的焊點(diǎn),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(lái)替代單臂焊接可提高工作效率,同時(shí)也對(duì)生產(chǎn)安全提出了嚴(yán)格的要求:確保雙臂焊接為無(wú)碰撞過(guò)程。焊接前的準(zhǔn)備工作涉及焊點(diǎn)分配和焊點(diǎn)序列規(guī)劃兩個(gè)主要問(wèn)題,關(guān)系到生產(chǎn)焊接效率。因此,本文針對(duì)汽車(chē)門(mén)板內(nèi)外飾件的雙機(jī)械臂協(xié)調(diào)焊接,研究雙臂協(xié)同焊接、焊點(diǎn)分配與焊點(diǎn)序列規(guī)劃,主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,研究了焊接機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)與建模。雙臂協(xié)同運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,涉及機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)。本文以IRB1600型號(hào)機(jī)械臂為研究對(duì)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(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。基于機(jī)器人仿真平臺(tái)V-REP進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證機(jī)械臂模型的有效性,對(duì)正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程進(jìn)行了驗(yàn)證。其次,研究了雙臂碰撞檢測(cè)及避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。本文基于OBB（Oriented Bounding Box）包圍體技術(shù)建立機(jī)械臂碰撞檢測(cè)模型,介紹了以O(shè)BB-Tree重疊檢測(cè)為原理的碰撞檢測(cè)算法,并以此作為避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的碰撞檢驗(yàn)依據(jù)。通過(guò)設(shè)置目標(biāo)偏置概率、加入最小步長(zhǎng)控制和引入雙向擴(kuò)展樹(shù)機(jī)制,對(duì)RRT（Rapi... 

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工位運(yùn)動(dòng)示意圖

第二章焊接機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及建模9第二章焊接機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及建模2.1引言汽車(chē)門(mén)板焊接生產(chǎn)中使用的焊接機(jī)械臂，因其仿照人體手臂關(guān)節(jié)組織結(jié)構(gòu)而具有強(qiáng)大的靈活性，廣泛地作為工業(yè)生產(chǎn)工具。研究機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)一直是機(jī)器人領(lǐng)域的重要課題，同時(shí)也為工業(yè)生產(chǎn)提供理論基矗本文所討論的焊接機(jī)械臂是由六個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成的工業(yè)焊接機(jī)械臂，其基座一端固定，防止機(jī)械臂移動(dòng)，末端為自由端，可通過(guò)末端執(zhí)行器來(lái)執(zhí)行具體動(dòng)作。通常在做任務(wù)規(guī)劃的時(shí)候，最直觀的是使用笛卡爾空間的坐標(biāo)描述來(lái)指導(dǎo)機(jī)械臂末端需要到達(dá)的期望位置和姿態(tài)，然而，只有通過(guò)驅(qū)動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂末端才能運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)械臂的末端運(yùn)動(dòng)是各個(gè)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(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系是解決機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的重要一步，在機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)中這層轉(zhuǎn)換關(guān)系包含兩個(gè)方面：（1）已知機(jī)械臂參數(shù)和各個(gè)關(guān)節(jié)變量角度值，求解機(jī)械臂末端的位置和姿態(tài)，稱(chēng)之為正運(yùn)動(dòng)學(xué)；（2）已知機(jī)械臂參數(shù)和機(jī)械臂末端的位置和姿態(tài)，求解各個(gè)關(guān)節(jié)變量角度值，稱(chēng)之為逆運(yùn)動(dòng)學(xué)。因此需要構(gòu)建一種數(shù)學(xué)模型來(lái)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(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題。本文首先利用矩陣及矩陣變換來(lái)描述剛體在空間中的位置、姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)，然后使用D-H（Denavit-Hartenberg）方法[39]來(lái)推導(dǎo)ABBIRB1600機(jī)械臂各關(guān)節(jié)之間的變換關(guān)系，構(gòu)建具體機(jī)械臂模型，以完成求解ABBIRB1600機(jī)械臂的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)。圖2-1機(jī)械臂正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系2.2空間位姿描述空間位姿用于描述一個(gè)剛體的空間位置和空間姿態(tài)（方位），是研究空間剛體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)[40]。通常，在笛卡爾坐標(biāo)系中只需一個(gè)三維向量即可描述空間位置。相比于空間

華南理工大學(xué)碩士學(xué)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(gè)跟其轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)系，通過(guò)定量表示該坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)關(guān)系來(lái)描述剛體的空間方位。（1）空間位置描述在笛卡爾坐標(biāo)系中，一個(gè)三維向量便可確定空間位置。如圖2-2所示，笛卡爾坐標(biāo)系{O}中某點(diǎn)P，其在三個(gè)坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)分別為xp、yp、zp，則點(diǎn)P可以表示為：xyzPpipjpk（2-1）圖2-2位置描述示意圖寫(xiě)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(biāo)系{B}原點(diǎn)與參考坐標(biāo)系原點(diǎn)重合，如圖2-3所示，坐標(biāo)系{B}由相互垂直的三個(gè)單位向量表示：nèx、o、ax。坐標(biāo)系{B}中的每一個(gè)主向量用所在參考系{O}的三個(gè)主軸表示，那么坐標(biāo)系{B}的三個(gè)坐標(biāo)可以表示成一個(gè)三維方陣OBR：

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