留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

焊锡机器人关节空间最优路径规划方法研究

赖俊豪 朱大昌 朱厚耀 曾俊海 杨家谋 杜宝林

赖俊豪, 朱大昌, 朱厚耀, 曾俊海, 杨家谋, 杜宝林. 焊锡机器人关节空间最优路径规划方法研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(8): 1205-1210. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200444
引用本文: 赖俊豪, 朱大昌, 朱厚耀, 曾俊海, 杨家谋, 杜宝林. 焊锡机器人关节空间最优路径规划方法研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(8): 1205-1210. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200444
LAI Junhao, ZHU Dachang, ZHU Houyao, ZENG Junhai, YANG Jamou, DU Baolin. Study on Planning Method of Joint Space Optimal Path for Solder Robot[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(8): 1205-1210. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200444
Citation: LAI Junhao, ZHU Dachang, ZHU Houyao, ZENG Junhai, YANG Jamou, DU Baolin. Study on Planning Method of Joint Space Optimal Path for Solder Robot[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(8): 1205-1210. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200444

焊锡机器人关节空间最优路径规划方法研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200444
基金项目: 

国家自然科学基金项目 61806058

国家自然科学基金项目 51905115

广东省创新团队项目 2018KCXTD023

2020年广州市教育局高校科研项目 202032821

详细信息
    作者简介:

    赖俊豪(1995-), 硕士研究生, 研究方向为微纳制造技术, 机器人技术, waitflower@outlook.com

    通讯作者:

    朱厚耀, 实验师,硕士, aizhuhouyao@126.com

  • 中图分类号: TG407;TP242

Study on Planning Method of Joint Space Optimal Path for Solder Robot

  • 摘要: 为减少焊接机器人点焊工况中的耗时、耗能, 提出一种基于关节空间的最优路径规划方法。首先, 对3-RRR并联焊锡机模型进行分析, 通过几何法建立该并联焊锡机的运动学模型。其次, 建立基于关节空间角度加权和的路径规划数学模型, 并设计一种带有精英策略和信息挥发因子自适应调节函数的改进蚁群算法对该模型进行优化。最后, 针对3-RRR并联焊锡机的焊锡工况, 使用所改进蚁群算法对该焊锡机的关节空间角度加权和最优路径进行规划。仿真数据表明, 与传统的笛卡尔空间下的最优路径规划相比, 基于关节空间角度加权和数学模型的最优路径规划缩短了关节总的角度变化值, 能实现焊锡机器人的快速焊锡作业, 对提高传统焊接机器人的加工效率和减少机器人能量损耗具有一定的参考价值。
  • 图  1  3-RRR并联焊锡机三维模型

    图  2  3-RRR并联焊锡机简化模型

    图  3  改进蚁群算法流程图

    图  4  基于关节空间角度加权和的迭代曲线

    图  5  基于关节空间角度加权和的最优路径

    表  1  焊点位置点及对应的关节空间角度值

    焊点位置/mm φ1/(°) φ2/(°) φ3/(°)
    (0, 0) 87.95 -152.17 -32.11
    (40, 20) 81.43 -154.78 -23.68
    (100, 20) 70.16 -154.58 -16.4
    (60, 40) 78.39 -158.59 -17.92
    (80, 40) 74.6 -158.62 -15.37
    (20, 60) 86.48 -163.07 -20.76
    (50, 54) 80.65 -161.46 -17.11
    (60, 80) 84.9 -166.76 -16.19
    (100, 80) 71.29 -167.19 -6.05
    (20, 100) 86.91 -170.75 -14.91
    (60, 24) 77.85 -155.3 -20.44
    (90, 90) 73.29 -168.95 -5.54
    (30, 15) 83.08 -154.01 -25.78
    (70, 35) 76.35 -157.54 -17.43
    (60, 70) 79.04 -164.62 -13.13
    (55, 27) 78.9 -155.97 -20.62
    (48, 92) 81.52 -168.94 -11.38
    (70, 70) 77.11 -164.66 -11.71
    下载: 导出CSV

    表  2  关节空间和传统笛卡尔空间路径规划比较

    路径规划 焊点路径距离和 关节空间角度加权和
    基于笛卡尔空间 430.75 mm 176.26°
    基于关节空间 473.64 mm 158.68°
    两种模型差值 42.89 mm 17.58°
    下载: 导出CSV
  • [1] 李海宁, 纪茂峰. 液压支架焊接工艺装备现状与自动化焊接技术解决方案[J]. 煤矿机械, 2006, 26(5): 825-826 doi: 10.3969/j.issn.1003-0794.2006.05.043

    LI H N, JI M F. Status of weld equipment and project to robotize weld process for powered support producing[J]. Coal Mine Machinery, 2006, 26(5): 825-826 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1003-0794.2006.05.043
    [2] 吕文壮, 曹家勇, 党铭章, 等. 改进蚁群算法在焊接机器人路径规划中的应用[J]. 机械设计与研究, 2019, 35(6): 32-36 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSYY201906013.htm

    LYU W Z, CAO J Y, DANG M Z, et al. Application of improved ant colony algorithm in path planning of welding robots[J]. Machine Design & Research, 2019, 35(6): 32-36 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSYY201906013.htm
    [3] 侯仰强, 王天琪, 李亮玉, 等. 基于蚁群算法-粒子群算法的白车身侧围点焊机器人路径规划[J]. 中国机械工程, 2017, 28(24): 2990-2994 doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2017.24.015

    HOU Y Q, WANG T Q, LI L Y, et al. Path planning of spot welding robots in sides of BIW based on ACO-PSO[J]. China Mechanical Engineering, 2017, 28(24): 2990-2994 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2017.24.015
    [4] 刘海江, 张春伟, 徐君杰, 等. 基于遗传算法的白车身焊接机器人焊点分配[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2010, 38(5): 725-729 doi: 10.3969/j.issn.0253-374x.2010.05.017

    LIU H J, ZHANG C W, XU J J, et al. Assigning welding point of car-body-in-white to multi-robots based on genetic algorithm[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2010, 38(5): 725-729 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.0253-374x.2010.05.017
    [5] 姚江云, 吴方圆. 基于改进蜂群算法的焊接机器人路径规划方法研究[J]. 机床与液压, 2019, 47(15): 49-52+76 doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.15.011

    YAO J Y, WU F Y. Research on path planning method for welding robot based on improved bee colony algorithm[J]. Machine Tool & Hydraulics, 2019, 47(15): 49-52+76 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2019.15.011
    [6] 陈立, 谢富强, 张亮. 基于消除交叉点的蚁群算法锡焊机器人路径优化[J]. 计算机系统应用, 2015, 24(7): 254-258 doi: 10.3969/j.issn.1003-3254.2015.07.048

    CHEN L, XIE F Q, ZHANG L. Soldering robot path optimization based on removed cross point ant colony algorithm[J]. Computer Systems & Applications, 2015, 24(7): 254-258 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1003-3254.2015.07.048
    [7] 王海东. 基于视觉的卷钢内边缘识别技术与喷码轨迹规划研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2019

    WANG H D. Research on recognition technology of inner edge of coil of strip based on machine vision and coding trajectory planning[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2019 (in Chinese)
    [8] 马旭东, 王朝, 孙理. 基于蚁群算法塑模孔群加工路径优化[J]. 制造技术与机床, 2020(10): 97-101 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZJYC202010022.htm

    MA X D, WANG C, SUN L. Optimization of machining path of plastic mold hole group based on ant colony algorithm[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2020(10): 97-101 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZJYC202010022.htm
    [9] 王学武, 汤彬, 顾幸生. 焊接机器人避障策略研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(17): 77-84 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXXB201917012.htm

    WANG X W, TANG B, GU X S. Research on obstacle avoidance strategy for welding robot[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2019, 55(17): 77-84 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXXB201917012.htm
    [10] 李黎, 尚俊云, 冯艳丽, 等. 关节型工业机器人轨迹规划研究综述[J]. 计算机工程与应用, 2018, 54(5): 36-50 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSGG201805005.htm

    LI L, SHANG J Y, FENG Y L, et al. Research of trajectory planning for articulated industrial robot: a review[J]. Computer Engineering and Applications, 2018, 54(5): 36-50 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSGG201805005.htm
    [11] 浦玉学, 舒鹏飞, 蒋祺, 等. 工业机器人时间-能量最优轨迹规划[J]. 计算机工程与应用, 2019, 55(22): 86-90+151 doi: 10.3778/j.issn.1002-8331.1903-0413

    PU Y X, SHU P F, JIANG Q, et al. Time-energy optimum trajectory planning for industrial robot[J]. Computer Engineering and Applications, 2019, 55(22): 86-90+151 (in Chinese) doi: 10.3778/j.issn.1002-8331.1903-0413
    [12] 李素, 袁志高, 王聪, 等. 群智能算法优化支持向量机参数综述[J]. 智能系统学报, 2018, 13(1): 70-84 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNXT201801009.htm

    LI S, YUAN Z G, WANG C, et al. Optimization of support vector machine parameters based on group intelligence algorithm[J]. CAAI Transactions on Intelligent Systems, 2018, 13(1): 70-84 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNXT201801009.htm
    [13] 刘建华, 杨建国, 刘华平, 等. 基于势场蚁群算法的移动机器人全局路径规划方法[J]. 农业机械学报, 2015, 46(9): 18-27 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NYJX201509003.htm

    LIU J H, YANG J G, LIU H P, et al. Robot global path planning based on ant colony optimization with artificial potential field[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2015, 46(9): 18-27 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NYJX201509003.htm
    [14] 刘天孚, 程如意. 带精英策略和视觉探测蚁群算法的机器人路径规划[J]. 计算机应用, 2008, 28(1): 92-93+96 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSJY200801032.htm

    LIU T F, CHENG R Y. Ant algorithm with elitist strategy and vision detection for mobile robot path planning[J]. Journal of Computer Applications, 2008, 28(1): 92-93+96 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSJY200801032.htm
    [15] 李娟, 游晓明, 刘升, 等. 动态混沌蚁群系统及其在机器人路径规划中的应用[J]. 计算机应用, 2018, 38(1): 126-131 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSJY201801024.htm

    LI J, YOU X M, LIU S, et al. Dynamic chaotic ant colony system and its application in robot path planning[J]. Journal of Computer Applications, 2018, 38(1): 126-131 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSJY201801024.htm
  • 加载中
图(5) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  150
  • HTML全文浏览量:  81
  • PDF下载量:  21
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-12
  • 刊出日期:  2022-08-25

目录

    /

    返回文章
    返回