为了提高汽车车身焊接过程中焊接机器臂轨迹的平稳性和精确度,在B样条插值法为基础上,建立三次B样条曲线数学模型,为使该曲线通过各焊点所对应的焊接机器臂关节空间位姿,反算曲线控制顶点,并对通过在控制顶点两侧添加辅助控制点的方法对机器人各关节进行轨迹优化,以提高机器人运动过程的平滑性。在MATLAB平台进行仿真实验并与三次样条插值法进行对比,优化结果表明,各关节在焊点附近的速度、加速度曲线变得更加平缓,验证了该方法的有效性。

为保证焊接机器人视觉系统精确运行,综合各标定方法对系统中所涉及坐标系及其之间的关系进行标定。对相机进行标定,确定相机内外参数矩阵;进行机器人手眼标定,用于确定视觉系统中相机坐标系(CC)与机器人末端坐标系(CE)之间的转换关系;进行机器人工具坐标系标定,确定机器人工具坐标系(CT)与机器人基座坐标系(CB)之间的转换关系。最后通过实验验证了各标定方法的可行性。

研究中厚板材的大范围跨度和无突变性焊接的关键技术,以保证液压支架的焊接效率、精度和质量。这里以工业用6DOF焊接机器人SR165为研究对象,基于D-H参数建模方法对焊接机器人SR165的正、逆运动学进行求解,采用蒙特卡罗法分析了该机器人的有效工作空间,利用MATLAB工具箱对其手腕末端点(TCP)进行工作空间云图、角位移、角速度和角加速度仿真。仿真结果满足该焊接机器人的运动学要求,为该类机器人的空间规划,轨迹规划、动静力学分析和运动控制等提供了参考依据。

针对传统焊接工作站多角度焊接协调难度大、作业环境中存在健康危害等问题,基于变位机和搬运机器人配合焊接机器人的焊接作业方式设计了一套智能焊接机器人系统。首先对系统整体布局做出了详细设计;然后分别对外部轴变位机、焊接工装夹具、机器人搬运卡爪以及上、下料线进行了设计;接着综合考虑系统的尺寸及作业要求,分别进行了焊接机器人与搬运机器人及其装备的选型。设计的智能机器人焊接系统实际应用结果表明,其可有效提高生产效率。

为提高铁轨S型支脚焊接质量与生产效率,设计了一种基于安川弧焊机器人的焊接工作站。首先,根据铁轨支脚焊接特性及安全防护等功能需求,确定了基于安川MA2010弧焊机器人与双工位单轴变位机的焊接工作站总体方案;基于“六点定位”原理设计了夹具系统机械结构,并完成气缸选型设计;采用MOTOSIM运动仿真软件,进行夹具系统焊接过程运动仿真与干涉性分析,验证焊接方案的可行性;利用拓扑优化理论对夹具体进行轻量化优化设计,优化后夹具体质量比优化前减少了21.76%;结合夹具系统定位及夹紧的功能需求,基于Device Net扩展基板进行控制系统设计,实现了对夹具系统的远程控制。最后,制定了焊接正交试验方案,完成焊接工艺参数优化与焊接性能试验。试验结果表明,该焊接工作站能满足S型支脚焊接需求,可为板材类工件的机器人自动焊接系统设计提供参考。

用SolidWorks软件建立了焊接机器人的三维实体模型和虚拟样机模型，并在SolidWorks平台下，用Solid Works Simulation实现静力学仿真，仿真得出结构的应力、位移、应变情况；用SolidWorks Motion实现机器人的运动学仿真，得出机器人各关节运动的角位移、角速度、角加速度曲线。最后对仿真的结果进行分析，为焊接机器人的机构设计提供数值依据，以更好地改进机器人的机构设计。

针对目前焊接系统自动化程度低、控制方式单一等特点，介绍了一种采用旋转电弧传感器的移动焊接机器人系统，给出了相关部分的原理和结构；针对该机器人，设计了含多种控制方法的混合控制器。整个系统采用模糊控制、PI控制、bang-bang控制相结合的方法，对控制策略进行了分析，通过实验论证了系统整体的性能。

焊接机器人可大大改善工人劳动条件、提高生产效率,其特征工艺参数的合理选择是确保焊缝成形质量的关键。分析了焊接机器人焊接过程中关键特征工艺参数对焊接质量的影响,并对各种工艺参数的预测方法及其特点进行了分析和综述。对焊接机器人特征参数预测方法的发展趋势进行了展望,提出了未来的研究方向。

焊接机器人工作中不可避免地产生电弧力,一定程度上影响了焊接稳定性。针对这一问题,首先在SolidWorks中搭建3R焊接机器人模型进行仿真,分析焊枪在焊接工作中受电弧力的影响来揭示其焊接过程的动力学特性,探索末端焊枪作业稳定性与焊接区电弧力之间响应关系,并结合复杂多变的工况,选取多组不同大小、性质和频率的电弧力进行分类仿真,找到不同的干扰电弧力与焊枪运动稳定性之间的关联。研究表明:不同大小、不同性质和不同频率的电弧力对焊枪的扰动均存在一定规律,且频率的改变尤为突出;通过进一步频率的细化分析,发现当焊接电源频率趋于20 Hz时,焊枪抖振异常剧烈,发生共振现象。研究结论为避免焊枪异常共振提供了一定的参考。

介绍了3-TPS并联焊机工作原理、结构组成,利用计算机进行仿真,实现对三杆并联焊接机器人的运动学基础性研究。