焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究_杨亮亮.pdf

第4 1卷 第1期2 0 2 3年1月MA CH I N E R Y&E L E C T R ON I C SV o l.4 1N o.1J a n.2 0 2 3收稿日期:2 0 2 2 0 7 2 9基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(L Y 1 8 E 0 5 0 0 1 6)作者简介:杨亮亮(1 9 7 8-),男,湖北荆门人,博士,副教授,硕士研究生导师,研究方向为高速高精度运动控制;方世坛(1 9 9 7-),男,浙江温州人,硕士研究生,研究方向为多轴运动控制。焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究杨亮亮,方世坛(浙江理工大学机械工程学院,浙江 杭州3 1 0 0 1 8)摘 要:基于机器人空间直线插补和圆弧插补算法,设计了时间最优的空间直线摆焊轨迹和圆弧摆焊轨迹规划的策略,并于MA T L A B软件中完成验证路径算法。最后通过由V S 2 0 1 9搭建的上位机示教软件、基于S TM 3 2 H 7平台设计的运动控制卡和S C A R A机器人平台组成的控制系统,验证了算法的可靠性和准确性。实验结果表明,用户可以通过示教焊接机器人的方式获取空间摆焊的参数,并且机器人能够根据获取的参数在限定的轨迹上进行较为高效的空间直线摆焊运动和空间圆弧摆焊运动,具有一定的实际意义和参考价值。关键词:焊接路径规划;MAT L A B;轨迹规划;运动控制系统中图分类号:T P 2 4 2 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 1 2 2 5 7(2 0 2 3)0 1 0 0 3 9 0 7R e s e a r c ho nS w i n gW e l d i n gT r a j e c t o r yP l a n n i n gS t r a t e g yo fW e l d i n gR o b o tY A N GL i a n g l i a n g,F A N GS h i t a n(S c h o o l o fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,Z h e j i a n gS c i T e c hU n i v e r s i t y,H a n g z h o u3 1 0 0 1 8,C h i n a)A b s t r a c t:As t r a t e g yf o r t i m e o p t i m a l s p a t i a l l i n e a ra n dc i r c u l a ra r c i n t e r p o l a t i o nt r a j e c t o r yp l a n n i n gi sd e s i g n e db a s e do nt h es p a t i a l l i n e a ra n dc i r c u l a r a r c i n t e r p o l a t i o na l g o r i t h m so f t h e r o b o t,a n dt h ev e r i f i-c a t i o np a t ha l g o r i t h mi sc o m p l e t e d i nMAT L A Bs o f t w a r e.F i n a l l y,t h er e l i a b i l i t ya n da c c u r a c yo f t h ea l g o-r i t h m sa r ev e r i f i e db y t h e c o n t r o l s y s t e mc o n s i s t i n go f t h eu p p e r c o m p u t e rd e m o n s t r a t i o ns o f t w a r eb u i l tb yV S 2 0 1 9,t h em o t i o nc o n t r o l c a r dd e s i g n e db a s e do nS TM 3 2 H 7p l a t f o r ma n dt h eS C A R Ar o b o tp l a t f o r m.T h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o wt h a tt h eu s e rc a no b t a i nt h ep a r a m e t e r so fs p a t i a lp e n d u l u m w e l d i n gb yt e a c h i n gt h ew e l d i n gr o b o t,a n dt h er o b o tc a np e r f o r m m o r ee f f i c i e n ts p a t i a l l i n e a rp e n d u l u m w e l d i n gm o-t i o na n ds p a t i a l c i r c u l a ra r cp e n d u l u m w e l d i n gm o t i o no nt h el i m i t e dt r a j e c t o r ya c c o r d i n gt ot h eo b t a i n e dp a r a m e t e r s,w h i c hh a sc e r t a i np r a c t i c a l s i g n i f i c a n c ea n dr e f e r e n c ev a l u e.K e yw o r d s:w e l d i n gp a t hp l a n n i n g;MAT L A B;t r a c kp l a n n i n g;m o t i o nc o n t r o l s y s t e m0 引言焊接机器人作为通用工业机器人,在机械制造生产中起到了重要的作用,如在汽车制造业、造船业和航空航天行业1等行业中焊接机器人极大地提升了生产效率。运行效率是工业生产的重要指标之一,因此,焊接机器人想要进行高效简明的运动则需要有合适的焊接路径和轨迹规划算法,焊接机器人的路径轨迹规划指的是在始末位置和示教位置已知的前提下规划焊接的路径。对于焊接轨迹规划,早在1 9 9 7年A b d e l M a l e k和Y e h2提出了一种数学分析计算方法来验证机械臂在空间运行轨迹的准确性和完整性,确保机械臂焊接过程和焊缝的完整;1 9 9 9年,Wu r l l等3提出了六自由度工业机器人点到点轨迹规划的最优轨迹规划方法,进一步提高了焊接机器人的焊接效率;2 0 0 6年,王晓932 0 2 3(1)峰4提出将弧焊机器人焊接姿态与焊接工艺参数联合进行焊接轨迹规划的方法;2 0 1 1年,陈鲁刚等5通过A D AM S软件求解焊接机器人的逆运动学,为焊接机器人的轨迹规划提供了一条快捷的途径。焊接轨迹涉及到多阶段轨迹的连续性和稳定性,因此在完成路径规划之后,轨迹规划仍需要考量最优轨迹的情况,即在多段焊接轨迹中运行效率最优的情况。最优轨迹规划的优化指标主要有能量 最 优 和 时 间 最 优2种。在 能 量 最 优 方 面,H i r a k a w a于1 9 9 6年采用了变分法和B样条曲线法,对焊接机器人系统消耗的能量进行了最优化处理。在实际应用中出于工艺生产效率的需求,时间最优的轨迹规划的研究要更加热门。在时间最优方面,C h e n等6提出了一种基于机器人在位置、速度、加速 度和二阶加 速 度 方 面 的 运 动 学 约束;在相同的运动学约束下,B a z a z等7等也提出了相似的规划方法,但他们用带有光滑转折的折线将关节空间中的关键点连接到一起;2 0 2 1年,李龙辉等8提出并验证了四阶多项式速度曲线为稳态时间和残余振动最优的多项式速度曲线,上述文献在点到点的轨迹规划和多阶段轨迹中优化了算法,提升了运行效率,但在摆动焊接实际运用中需要保证多阶段轨迹的精确度,不能采用转角圆弧化过渡的方式。因此,本文基于嵌入式S TM 3 2 H 7平台和V S 2 0 1 9平台开发焊接机器人控制系统,设计了空间直线摆焊和空间圆弧摆焊的算法,为用户操控焊接机器人完成空间摆动焊接功能提供了一种方案。1 焊接工艺路径规划策略机器人的焊接轨迹规划包含路径规划和轨迹规划2部分,在进行轨迹规划的前提下首先要对末端的路径规划策略进行研究。进行路径规划之前,对机器人插补运动的方法进行概述。焊接机器人的轨迹插补包含了位置、速度和加速度的插补,在文献9 中提出了笛卡尔空间下的直线插补方法和圆弧插补方法,机器人的姿态和位置采用等时插补1 0的方式将起点至终点的位姿均分至每个插补点上,这样即可获得空间直线和空间圆弧的插补轨迹。在插补理论的基础上,焊接工艺路径规划是基于已知轨迹和用户通过示教选定的参数来自动规划焊接路径,焊接工艺针对焊缝的路线分成直线摆焊和圆弧摆焊,本文主要针对这2种摆焊路线设计策略。1.1 空间直线摆焊路径规划策略空间直线摆焊是在用户已经给以机器人运动范围内的空间起点和终点的前提下,用户通过操作机器人至示教点以获取焊接轨迹的参数,根据设计的算法从起点开始根据已知参数计算下一个点并且运动,机器人循环运动直至到预设的终点为止。直线摆焊的路径规划策略如图1所示。PsPcalP PecalPeT4图1 直线摆焊路径规划图1中,Ps为空间直线运动的起点,Pe为空间直线运动的终点,PsPe为空间直线摆焊添加焊接工艺的预设路径,Pc a l为用户示教机器人运动的参数计算点,获取参数计算点之后首先要判断3点是否共线,接着通过3点可以确定空间直线摆焊工艺的路径轨迹平面,将终点Pe至示教点Pc a l的向量PePc a l作为用户根据需求获取焊接参数的参数,计算的参数包括焊接长度PePc a l、周期T4(长度)、范围长度PsPe,在计算得到这些参数之后,空间直线焊接路径规划流程由以下几步组成,首先根据罗德里格旋转公式将PePc a l绕向量PsPe的单位向量旋转1 8 0 可以得到旋转后的向量Vr o t,罗德里格公式如图2所示,v为待旋转向量,k为旋转轴的单位向量,Vr o t为v绕旋转轴k根据右手螺旋定则旋转角度之后得到。其次得到旋转向量Vr o t之后将PePc a l和Vr o t分别取反向量。接着根据已知的参数,从起点开始根据索引依次计算焊接轨迹的运动中间点。最后可以得到图3中的焊接轨迹。krotw图2 罗德里格旋转示意图04杨亮亮等:焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究智能制造直线摆焊路径规划过程可以分为起始阶段t1、中间阶段t2和结束阶段t3。起始阶段t1是以起点Ps作为运动的起始点,用计算出的向量作为参数计算出空间中的P1点,并且结合空间直线插补的方式运动到P1点,接着以P1为起点进入中间阶段t2,根据向量按照顺序依次周期计算运动直到运动到未满1个周期的情况,以图3为示例就是P7点处。P2P4P6P8P7P5P3P1t1PsPet2t3P9图3 空间直线焊接轨迹最后进入结束阶段t3,在t3阶段由于经过t1和t2阶段之后,范围长度PsPe剩下的长度不满1个周期,就要根据剩余范围长度,如图4所示,P7点作为t2阶段结束时的终点,同时也作为t3阶段的起点,分以下几种情况进行讨论:a.当剩余范围长度小于长度周期T4时(如终点Pe位于Pe 1的位置),t3阶段焊接路径直接由P7点运动到终点Pe 1的位置,运动轨迹由P7、Pe 12点之间的线段组成。b.当剩余范围长度大于长度周期T4而小于T2时,如终点Pe位于Pe 2处,则需要计算剩余范围长度与长度周期T2的倍数关系,通过倍数关系与向量的乘积来求取点P8,再运动到终点Pe 2处,此时运动轨迹由P7、P8、Pe 23点之间的线段组成。c.当剩余范围长度大于长度周期T2而小于3T4时,需要正常计算出P9点之后直接运动到终点Pe 3,运动轨迹由P7、P9、Pe 33点之间的线段组成。d.当剩余范围长度大于长度周期3T4而小于T时,参考情况b中的方法求出P1 0点,并且运动到终点Pe 4处,运动轨迹由P7、P9、P1 0、Pe 44点之间的线段组成。通过上述的策略,可以在已知起点、终点和示教点的前提下,来确定空间直线摆焊的所有中间点,完成空间直线运动的摆焊路径规划。P7P8P9P10Pe1Pe2Pe3Pe4图4 t3结束阶段1.2 空间圆弧摆焊策略空间圆弧摆焊的路径规划策略需要先获取空间圆弧运动路径,空间圆弧运动路径是通过空间起点、弧点和终点来确定的,获取这3个点之后首先需要对这3个点进行共线判断,在不共线的条件下圆弧能够形成,接着用户通过示教焊接机器人到示教点以获取焊接参数,在获取示教点的时候需要进行4点共面的判断以及示教点是否在圆弧的判断,当4点共面且示教点不在圆弧的弧线上时,则进入空间圆弧摆焊的焊接参数计算过程,如图5所示。PwsPwcPwePwcal1图5 空间圆弧摆焊参数计算图5中空间圆弧轨迹Pw sPw e 作为需要添加焊接工艺的轨迹,在确定示教点Pw c a l与Pw sPw e 在一个平面且示教点不在圆弧曲线上的前提下,计算空间圆弧摆焊的参数流程由以下几步组成,首先根据已知圆弧3点求取圆弧的圆心Pw c,根据已知点可以得到向量Pw cPw s、Pw cPw e、Pw cPw c a l和 模 长Pw cPw e、Pw cPw c a l。其次用向量Pw cPw e和Pw cPw c a l计算夹角以及用向量Pw cPw s和Pw cPw e计算范围夹角1,得到周期角度T=4。最后根据已求得的参数计算图6中的Pw cPw s H和Pw cPw s L。在获取了参数之后需要根据已知参数计算焊接中间点,将向量Pw cPw s H和Pw cPw s L在平面内旋转,旋转的角度通过索引和夹角参数的乘积来确定。如果要进行旋转,首先要根据已知的2个不共线的向量Pw cPw s和Pw cPw e来确定运动平面的单位法向量,142 0 2 3(1)PwsHPwsPwsLPwePwc图6 初始向量然后通过图2所示的罗德里格旋转公式来对向量Pw cPw s H和Pw cPw s L进行旋转,其中要注意平面的单位法向量的方向要遵守右手定则,这样可以使旋转的方向为正方向。最后能得到如图7所示的空间圆弧摆焊轨迹,其中,起点至终点之间的中间点集合是由向量Pw cPw s H和Pw cPw s L按照索引旋转得到的。P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11P12P13P14P15PwsPwcPweT1T2T3图7 空间圆弧摆焊轨迹空间圆弧摆焊插补运动过程也需要分为3个运动阶段:开始阶段T1、中间阶段T2和结束阶段T3。在开始阶段T1中,将图6中Pw cPw s H旋转角度之后,接着进入T2中间阶段,将索引和周期角度T结合旋转向量Pw cPw s H和Pw cPw s L得到中间点直到剩余角度r不满一个角度周期T。最后进入结束阶段T3,在结束阶段中需要根据剩余角度r分4种情况讨论:a.当rT4时,如图8 a中终点Pw e 1的位置,A Pw e 1 是结束阶段的剩余弧长,A B是1个周期的弧长,P1 5为中间阶段的终点,同时也为结束阶段的起点,这时候轨迹直接从点P1 5到终点Pw e l,轨迹由图8 a中P1 5、Pw e 12点组成的线段表示。b.当T4rT2时,如图8 b中点Pw e 2的位置,先计算向量Pw cP1 4顺时针旋转T得到Pw cPm和点Pm的位置,接着以点P1 5和Pm建立空间直线方程,再以圆心Pw c和终点Pw e 2建立空间直线方程,联立2条直线方程得到点P1 6,最后从点P1 6运动到终点Pw e 2,轨迹由图8 b中P1 5、P1 6、Pw e 23点组成的线段表示。c.当T2r3T4时,如图8 c中终点Pw e 3的位置,需要通过顺时针旋转向量Pw cP1 4角度T得到点P1 6的位置,再从P1 6直接运动到终点Pw e 3,轨迹由图8 c中P1 5、P1 6、Pw e 33点组成的线段表示。d.当3T4rT时,如图8 d中终点Pw e 4的位置,先获取情况b下点P1 6的位置,再将向量Pw cP1 5顺时针旋转T得到Pw cPm和点Pm的位置,此时以点P1 6和Pm建立空间直线方程,点Pw c和点Pw e 4建立空间直线方程,并且联立方程求解得到点P1 6,最后从点P1 7运动到终点Pw e 4,轨迹由图8 d中P1 5、P1 6、P1 7、Pw e 44点组成的线段表示。()aPwc()bPwc()cPwc()dPwcPwe1Pwe2Pwe3Pwe4P15P15P15P15ABABABABP16P16P16P17PmPm图8 结束阶段的4种情况上述方式可以在圆弧轨迹已知的前提下,确定在同一平面内取参数计算点来确定空间圆弧摆焊的轨迹。2 焊接轨迹规划实际生产中需要考虑机器人各关节的速度和加速度的连续问题,使得机器人在快速到达目标位置的同时减小机械振动。因此,本文提出了对机器人点到点的轨迹规划方法和多阶段轨迹之间的速度过渡策略。2.1 S形加减速轨迹规划常见的S形加减速包含梯形加减速曲线和余弦加减速曲线,这些方法有效降低了机器人运行时的残余振动和稳态时间,在一定程度上提高了运行效率。但这些方法仍然存在局限性,梯形速度曲线为非光滑的轨迹曲线,激发的残余振动会降低执行机构的寿命,且产生较大的误差;余弦加减速曲线在运行轨迹复杂或者运动轨迹过长时会使得运算24杨亮亮等:焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究智能制造量增大,这就要求控制器性能有较高的要求。本文参考了文献1 1 中始末速度不为0的加减速控制算法,将空间点到点的运动分为加加速、匀加速、减加速、匀速、加减速、匀减速和减减速段。焊接轨迹中间点的速度规划可以获取全部中间点的速度,在系统允许的最大速度、加速度和加加速度的约束条件下,给定始末速度和轨迹长度,分别规划7段加减速过程中的时间。2.2 中间点速度规划摆动焊接可以将整个摆动焊接运动分割成各个点到点的直线运动,通过算法获取空间中的各摆动焊接中间点,中间点的速度规划是指在多阶段轨迹中根据所求中间点处的转角角度和中间点前后的轨迹长度来对中间点处的速度进行规划。空间直线摆焊中需要根据图1中计算的旋转角度得到中间点的转角为c o=2。在实际运动中,出于时间最优方面的考虑,机器人在中间点前后速度之比越接近1则运行时间越短,但由于机器人在中间点处转折加速度和速度过大时会产生机械振动,所以需要考虑转角角度来对中间点的速度进行约束,转角角度如图9所示。VtransbVtransacocb图9 转角角度在约束关系中,当转角角度c o大于9 0.0 0 时,为了解决速度过大时在转角处产生机械振动,速度必须为0,在转角角度c o小于9 0.0 0 时,约束关系的表达式为Vt r a n s a=Am a xTs2 s i n(c o/2)Am a x为系统最大加速度;Ts为插补时间;转角角度c o已知且与c b为互补角。速度规划首先考虑轨迹长度对中间点速度的约束,始末速度不为0的S形加减速轨迹规划,可以将7个阶段的轨迹长度根据不同的约束条件获取临界长度,如根据初始速度Vs、最大加速度Am a x、最大速度Vm a x可以得到加加速度阶段的临界长度La a,将各阶段的临界长度求取后再判断现有轨迹长度位于S形加减速的哪个运动阶段。由于在焊接轨迹的t3阶段中可能存在轨迹长度极短的情况,前瞻的方法会使得最后一段轨迹无法正常完成,所以轨迹长度对速度规划采用前瞻反向寻优法,即从起点开始计算每个中间点在轨迹长度的前瞻速度Vf后,从终点反向计算每个中间点的速度Vb,最后取每个中间点的最小值即可完成轨迹长度约束下的中间点速度规划。完成轨迹长度对中间点的速度约束之后,需要考虑转角角度对中间点速度的约束,图3中得知在直线摆焊的3个阶段只需要得到最后一个中间点和t1、t2阶段中间点2个转角角度即可得到所需的转角角度,最后一个中间点的转角角度可以通过已知点的向量关系来计算得到。在获取了2个转角角度之后,从终点开始根据当前的轨迹长度依次反推中间点的最大允许速度。最后取转角角度和轨迹长度约束条件下的最小速度,即可得到每个中间点的最大允许速度,从而完成中间点的速度规划。3 MAT L A B验证路径算法3.1 空间直线摆焊通过MAT L A B软件可以验证空间直线摆焊路径规划的正确性1 2,在程序中输入起点、终点和示教点的坐标作为算法的输入参数,可以得到如图1 0所示的空间直线摆焊轨迹。此时图1 0中起点为1 0 0.0 0 mm,2 0 0.0 0 mm,3 0 0.0 0 mm,终 点 为2 0 0.0 0mm,3 0 0.0 0mm,4 0 0.0 0mm,示教点为1 9 5.8 0mm,2 8 0.0 0mm,4 1 0.0 0mm。420400380360340320300280180200220240280300320260100150200y/mmz/mmx/mm图1 0 空间直线摆焊MA T L A B仿真3.2 空间圆弧摆焊空间圆弧摆焊的轨迹需要将起点、弧点、终点和示教点来进行参数计算,在确定4点共面且形成圆弧的3点不在同一条直线上时,根据示教点获取参数后进入空间圆弧摆焊的中间点,空间圆弧摆焊的轨 迹 仿 真 如 图1 1所 示,此 时 起 点 位 置 为4 0 0.0 0mm,0,0,弧 点 位 置 为 4 5 0.0 0 mm,342 0 2 3(1)5 0.0 0mm,0,终点位置为5 0 0.0 0mm,0,0,示教点的位置为5 1 0.0 0mm,5.0 0mm,0,图1 0和图1 1中坐标为机械臂末端在空间中的工具坐标系。1 00 500 51 0.-.-.38040042044046048050052050y/mmz/mmx/mm0图1 1 空间圆弧摆焊MA T L A B仿真3.3 时间最优的多段S形轨迹曲线仿真在轨迹规划当中,机器人末端以S形加减速曲线进行运动,通过雅可比矩阵可以实现末端速度与关节速度、末端加速度和关节加速度之间相互转换。在轨迹规划当中利用雅可比矩阵可以将操作空间的速度转换为关节速度。以空间直线摆焊的路径为例,此时转角大于9 0.0 0,根据速度角度约束关系可以得到转角需要将速度约束为0,因此,在约束条件下起始速度和终止速度均为0,位移为4 5.5 0mm,Vm a x为0.0 1m/s,Am a x为0.0 1m/s2,Jm a x为0.0 1m/s3,经过7段S形加减速算法计算可得当前条件下的运行时间为6.5 5 0s,根据第1.1节将整个焊接运动分为3段,因此完成这段空间直线摆焊运动时间为7 5.5 7 0s。将起点、终点和示教点另取1组参数使得转角角度小于9 0.0 0,此时起点为1 0 0.0 0mm,2 0 0.0 0mm,3 0 0.0 0 mm,终 点 为 2 0 0.0 0 mm,3 0 0.0 0 mm,4 0 0.0 0mm,示教点为1 9 0.8 0mm,2 9 4.6 0mm,3 9 1.7 0 mm,根 据 已 知 参 数 求 得 转 角 角 度 为2 4.4 0,如果采用优化前点到点的始末速度均为0的方法,此时3段的时间分别为3.5 1 5s、2 8.2 8 4s和2.1 4 4s,完成整段焊接运动共计3 3.9 4 3s,第2.2节计算时间最优的算法可以得到3段的时间分别为3.4 7 9s、2 7.8 5 8s和2.0 8 6s,完成这段直线摆焊运动的时间共计3 3.4 2 3s,相较于始末速度为0的算法提升了0.5 2 0s,效率提升1.5 0%。4 实验平台搭建本文提出的焊接轨迹规划算法搭载于一个完整的机器人控制系统1 3,控制系统由工业机器人示教软件、基于S TM 3 2 H 7和F P GA的运动控制卡、电机驱动器和S C A R A机器人本体组成。系统的框图和S C A R A机器人实验平台分别如图1 2和图1 3所示。?I O/?图1 2 控制系统图1 3 S C A R A机器人实验平台示教器作为连接操作人员和机器人控制系统的关键部分,它的性能将很大程度上决定工业机器人的工作效率1 4,本上位机示教软件是基于W i n-d o w s平台中V S 2 0 1 9和.N E T框架开发的,由程序编辑模块、运动控制模块、消息模块、状态监控模块、参数设置模块、外部设备管理模块和软键盘输入模块组成。实现焊接功能的具体流程如图1 4所示。?、?？?？?YN?YN图1 4 焊接功能流程在图1 3的S C A R A机器人实验平台中,下位机能将位置信息实时传至上位机,通过读取上位机中反馈的位置数据可以得知机器人的空间摆焊的中间点。在上位机示教软件中,下发焊接运动指令的同时开启定时器,并在运动结束后关闭定时器并读取时间参数可以获取完成整段焊接运动所需的时44杨亮亮等:焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究智能制造间,以此方法可以比较优化前和优化后完成同一段焊接运动所需的时间,以空间直线摆焊为例,始末位置和示教位置分别为1 0 0.0 0mm,2 0 0.0 0mm,3 0 0.0 0 mm、2 0 0.0 0 mm,3 0 0.0 0 mm,4 0 0.0 0mm、1 9 0.8 0mm,2 9 4.6 0mm,3 9 1.7 0mm,此时下发焊接运动命令优化前和优化后的时间分别为3 4.9 1 4s和3 4.2 7 3s,时间节约了0.6 4 1s,效率提升1.8 4%,相较于仿真存在一些误差。5 结束语本文基于S TM 3 2 H 7和S C A R A机器人实验平台,着重介绍了焊接机器人摆动焊接的轨迹规划策略,并且在基于S形轨迹规划算法的基础上提出了对摆动焊接轨迹中转角速度进行约束的方法,相较于传统的始末速度为0的S形轨迹规划算法,该方法能够有效地提升时间效率,仿真和实验结果能够有效地证明焊接轨迹的准确性和一定程度上提升了时间效率。本文设计的焊接机器人的轨迹规划策略在实际生产中已得到应用,具有一定的实际意义和参考价值。参考文献:1 毛鹏军,黄石生,李阳,等.焊接机器人技术发展的回顾与展望J.焊接,2 0 0 1(8):6 1 0.2 A B D E LMA L E KK,Y EH HJ.P a t h t r a j e c t o r yv e r i f i-c a t i o nf o r r o b o tm a n i p u l a t o r s i nam a n u f a c t u r i n ge n v i-r o n m e n tJ.J o u r n a l o f e n g i n e e r i n gm a n u f a c t u r e,1 9 9 7,2 1 1(7):5 4 7 5 5 5.3 WU R L LC,H E N R I C H D.P o i n t t o p o i n ta n dm u l t ig o a l p a t hp l a n n i n gf o ri n d u s t r i a lr o b o tJ.J o u r n a lo fr o b o t i cs y s t e m s,2 0 0 1,1 8(8):4 4 5 4 6 1.4 王晓峰.弧焊机器人焊接姿态与焊接工艺参数联合规划D.南昌:南昌航空工业学院,2 0 0 6.5 陈鲁刚,平雪良,徐稀文,等.基于A D AM S的焊接机器人轨迹规划J.江南大学学报(自然科学版),2 0 1 1,1 0(2):1 9 6 2 0 0.6 CHE NXZ,CHE NSB,L I NT,e t a l.P r a c t i c a lm e t h o dt ol o c a t e t h e i n i t i a lw e l dp o s i t i o nu s i n gv i s u a l t e c h n o l o-g yJ.T h e i n t e r n a t i o n a l j o u r n a lo fa d v a n c e dm a n u f a c-t u r i n gt e c h n o l o g y,2 0 0 6,3 0:6 6 3 6 6 8.7 B A Z A ZSA,T ON DUB.O n l i n e c o m p u t i n go f a r o b o t i cm a n i p u l a t o r j o i n t t r a j e c t o r yw i t hv e l o c i t ya n da c c e l e r a-t i o nc o n s t r a n i n r sC/I E E EI n t e r n a t i o n a lS y m p o s i u mo n A s s e m b l ya n d T a s k P l a n n i n g(I S AM 9 7).N e wY o r k:I E E E,1 9 9 7:1 6.8 李龙辉,张芷齐,郭振,等.柔性扫描平台最优阶多项式速度曲线控制J.光学精密工程,2 0 2 1,2 9(1 0):2 4 0 0 2 4 1 1.9 刘鹏飞,杨孟兴,宋科,等.S型加减速曲线在机器人轨迹插补算法中的应用研究J.制造业自动化,2 0 1 2,3 4(2 0):4 8,1 1.1 0 刘极峰,易际明.机器人技术基础M.北京:高等教育出版社,2 0 0 6.1 1 杨亮亮,许守金,史伟民,等.始末速度不为零的S型加减速时间规划算法研究J.机械工程学报,2 0 1 6,5 2(2 3):1 9 9 2 0 6.1 2 周海安,赵玉刚,吕晓倩.空间曲线插补算法的研究J.机床与液压,2 0 0 7(1 0):9 4 9 5,1 4 2.1 3 严亮,舒志兵.基A RM+F P G A的机器人多轴运动控制器的设计与研究J.机床与液压,2 0 1 9,4 7(1 1):1 2 1 8.1 4 P E T E RC.机器人学、机器视觉与控 制:MA T L A B算法基 础 M.刘 荣,等 译.北 京:电 子 工 业 出 版社,2 0 1 6.(上接第3 8页)4 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