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基于蚁群算法的6自由度工业点焊机器人的轨迹优化及仿真

作　者: 王鑫
导　师: 黎冰
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 点焊机器人三维轨迹优化蚁群算法虚拟现实建模语言
分类号: TP242.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在现代工业加工现场中,一个简单的白车身焊接过程就要经历1000-2000个的点焊动作,面对这数以千计的焊点,点焊机器人的焊接轨迹该如何规划和优化,已经成为了目前单个焊接工位规划的研究重点之一。当前,点焊机器人的焊接加工轨迹优化问题的普通求解方法是以现场规划设计人员的自身经验和以往的焊接加工工艺,十分简单的规划出点焊机器人的可行加工轨迹。这种规划方法往往要依赖于专家的自身经验,效率低,并且规划方案的合理性也很难得到保证。本论文以奇瑞公司QH-165工业点焊机器人为模型,建立了机器人的D-H参数,分析了该机器人的运动学模型,分析了机器人运动学的正解问题和逆解问题。并结合工业点焊的自身特点,提出将蚁群算法(Ant Colony Optimization, ACO)应用于三维轨迹优化之中；详细阐述了ACO在三维轨迹优化中的具体实现,并应用MATLAB编写了相应的三维轨迹优化程序；在此基础上,通过VRML建立了该机器人的3-D模型,应用KEBA公司的KeMotion机器人控制系统的仿真软件实现了机器人焊接运动仿真,对所规划焊接路径进行验证和优化。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 机器人的发展历程和现状  9-11
    1.2.1 国外机器人的发展历程  9-10
    1.2.2 国外机器人的现状  10
    1.2.3 国内机器人的发展历程  10
    1.2.4 国内机器人的现状  10-11
  1.3 工业机器人及分类  11-14
  1.4 全文主要内容和安排  14-15
第2章三维点焊机器人的运动学分析  15-29
  2.1 数学基础  15-19
    2.1.1 机械手位姿的表示  15-16
    2.1.2 机器人的坐标系和坐标变换  16-18
    2.1.3 齐次坐标和齐次变换  18-19
  2.2 D-H法建立机械手坐标系  19-23
    2.2.1 D-H法坐标系原理  20
    2.2.2 D-H法建立机械手坐标系  20-21
    2.2.3 机器人连杆坐标齐次变换矩阵  21-23
  2.3 机器人的运动学分析  23-28
    2.3.1 机器人正运动学  23-24
    2.3.2 机器人逆运动学  24-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章点焊机器人三维轨迹优化方案  29-36
  3.1 轨迹优化问题的描述  29-30
  3.2 轨迹优化问题的求解  30-31
  3.3 轨迹优化算法论证  31-34
    3.3.1 轨迹优化的传统算法  31-33
    3.3.2 轨迹优化的智能算法  33-34
  3.4 路径规划算法的选择  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章基于ACO的三维轨迹优化  36-46
  4.1 问题的描述与建模  36-39
    4.1.1 问题的描述与建模  36-37
    4.1.2 信息素残留因子设计  37
    4.1.3 蚁群数目设计  37-38
    4.1.4 启发式因子和期望启发式因子设计  38
    4.1.5 信息素强度设计  38-39
  4.2 编程软件MATLAB简介  39
  4.3 基本蚁群算法的数学模型  39-41
  4.4 三维轨迹优化程序  41-42
  4.5 仿真实例  42-45
  4.6 本章小结  45-46
第5章基于VRML的三维轨迹优化仿真  46-57
  5.1 机器人仿真技术  46
  5.2 轨迹优化仿真系统的各要素  46-47
  5.3 三维仿真软件的选择  47-51
  5.4 三维模型的建立  51-52
  5.5 三维轨迹优化仿真  52-56
  5.6 本章小结  56-57
第6章总结和展望  57-58
  6.1 研究工作总结  57
  6.2 工作展望  57-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
攻读硕士学位期间发表的论文  62

基于蚁群算法的6自由度工业点焊机器人的轨迹优化及仿真

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