2.3逮擬環(huán)境下弧焊機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)規(guī)劃
   
    2.3.1弧焊機(jī)器人路徑規(guī)劃
   
    焊接機(jī)器人路徑規(guī)劃即對于某一指定焊縫規(guī)劃出無碰撞的焊接機(jī)器人焊槍運(yùn)動路徑，對于弧焊機(jī)器人而言，即無碰路徑規(guī)劃。主要包括焊槍位置和焊槍姿態(tài)兩個方面。在弧焊過程中，焊縫是焊槍位置的約束條件，避免碰撞是焊槍姿態(tài)最優(yōu)化的約束條件，由此可以得出焊槍姿態(tài)最優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型:
   

    2.3.2弧焊機(jī)器人軌跡規(guī)劃
   
    焊接機(jī)器人軌跡規(guī)劃即焊接路徑轉(zhuǎn)換成焊接機(jī)器人各個關(guān)節(jié)的空間坐標(biāo)，形成運(yùn)動軌跡。其主要目標(biāo)是使機(jī)器人避開關(guān)節(jié)極限和機(jī)器人退化區(qū)等運(yùn)動限制，并保持機(jī)器人的靈活性與平穩(wěn)性。本文中焊接機(jī)器人與變位機(jī)配合使用，將焊接機(jī)器人與變位機(jī)作為一個整體，認(rèn)為是一個冗余度機(jī)器人系統(tǒng)，將軌跡規(guī)劃問題表示為多性能指標(biāo)融合控制問題，包括焊槍姿態(tài)函數(shù)、避免奇異空間函數(shù)、焊槍運(yùn)動平穩(wěn)函數(shù)和避免關(guān)節(jié)超限函數(shù)。其多性能指標(biāo)融合軌跡規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型:
   

    焊接機(jī)器人路徑規(guī)劃根據(jù)焊接參數(shù)提出的工藝要求.規(guī)劃出無碰的焊槍位置和姿態(tài)。焊接機(jī)器人的軌跡規(guī)劃針對具體的機(jī)器人運(yùn)動限制.實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃提出的焊槍位姿要求。
   
    2.4弧焊機(jī)器人仿真示教
   
    SolidWorks的Animator插件可以設(shè)定運(yùn)動機(jī)構(gòu)零部件的關(guān)鍵點(diǎn)。所謂"關(guān)鍵點(diǎn)"( Key Frame )，就是零部件的某個特定狀態(tài);當(dāng)零部件的空間位置隨時間發(fā)生變化時，"關(guān)鍵點(diǎn)"就是零部件運(yùn)動前后的兩個狀態(tài)。
   
    仿真示教時，首先粗定弧焊機(jī)器人的關(guān)鍵點(diǎn)，在Animator下設(shè)定的起始位置和終止位置后。如圖4(a),(b)，拖動時間滑桿設(shè)置運(yùn)動時間，各零部件的運(yùn)動類型(驅(qū)動和從動)由系統(tǒng)根據(jù)幾何約束自動設(shè)定;然后在Weld控制界面下，根據(jù)實(shí)際情況，對弧焊機(jī)器人的位姿參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖4(c)，使?jié)M足工藝條件;再進(jìn)行模擬仿真，調(diào)整參數(shù)，排除運(yùn)動過程中的奇異點(diǎn)和碰撞干涉點(diǎn)，如圖4(d)。整個過程是仿真示教、參數(shù)調(diào)節(jié)一再示教得到最優(yōu)結(jié)果。
   

    在SolidWorks環(huán)境下，可以將焊接機(jī)器人各個構(gòu)件的運(yùn)動參數(shù)曲線輸出，以旋轉(zhuǎn)臺為例，圖5(a),(b)為旋轉(zhuǎn)臺在示教過程中的角度與速度變化曲線。
   

    3結(jié)論
   
    初步建立了弧焊機(jī)器人虛擬示教系統(tǒng)的SolidWorks三維實(shí)體建模、模型位姿調(diào)正、控制參數(shù)輸人輸出、焊接機(jī)器人仿真示教等四個模塊。給用戶提供具有良好臨場感的三維虛擬環(huán)境和友好的人機(jī)交互界面.有助于提高弧焊機(jī)器人的工作效率和自動化程度。