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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
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    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
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  • 收稿日期:  2020-10-12
  • 刊出日期:  2022-08-25

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