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弧焊机器人系统焊接作业调度方法研究与实现

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第一章绪论

1.1选题背景及意义

1.2焊接机器人作业规划的研究现状

1.2.1作业调度的国内外研究现状

1.2.2轨迹实时插补

1.2.3机器人-变位机-导轨系统的协调运动

1.3本论文的主要工作

1.4本论文的内容安排

第二章单机器人作业调度

2.1单机器人作业调度问题的模型

2.1.1边界条件与目标集

2.1.2性能指标

2.1.3独立变量

2.1.4系统的模型及容许控制

2.2基于遗传算法的作业调度

2.2.1基本的遗传算法求解

2.2.2改进的遗传算法

2.3基于蚁群算法的作业调度

2.3.1用基本的蚁群算法的求解

2.3.2与遗传算法结合求解

2.4小结

第三章双机器人作业调度

3.1双机器人作业调度问题的模型

3.1.1边界条件与目标集

3.1.2性能指标

3.1.3独立变量

3.1.4系统的模型及容许控制

3.2蚂蚁组群算法求解双机器人作业调度问题

3.2.1遗传算法的局限

3.2.2蚂蚁组群算法的定义及应用

3.3小结

第四章弧焊机器人的轨迹实时插补

4.1机器人控制软件

4.1.1控制软件的结构

4.1.2控制软件接口的相关知识

4.2轨迹插补分类

4.3轨迹的实时插补算法

4.3.1路径方向上加速度、速度、位置的控制

4.3.2关节空间的插补

4.3.3笛卡尔坐标空间中的插补

4.3.4摆动的产生与偏差的补偿

4.4小结

第五章机器人-变位机-导轨系统的协调运动

5.1机器人-变位机-导轨结构化模型的建立

5.2机器人-变位机-导轨协调运动

5.3应用仿真实例及现场应用

第六章课题总结及展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士期间发表的论文

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摘要

本文针对弧焊机器人作业调度问题,分别对单机器人、双机器人作业调度优化问题的模型进行了分析,并对一系列调度算法进行了研究。
   针对单机器人调度系统,依照最优控制系统的四个基本问题分析了单机器人作业调度问题的模型。把问题归结为旅行商问题。并以模拟焊件为实验对象,编写了简单的仿真软件以验证优化算法。在对基本的遗传算法、蚁群算法进行仿真的基础上,通过将各种不同算法融合的方式对算法进行一定的改进。仿真结果表明,各种算法较成功地解决了单机器人任务调度问题。为进一步研究单机器人作业调度算法打下了基础。
   针对双机器人调度系统,依照最优控制系统的四个基本问题分析了双机器人作业调度问题的模型,对问题的边界进行了一定的扩充。在分析了遗传算法、蚁群算法的利弊后,设计了蚂蚁组群算法并进行了仿真实验。仿真结果表明,任务分配、协调控制、优化排序三个相耦合的调度问题解耦清晰,算法运行成功,为进一步研究双机器人作业调度算法打下了基础。
   同时,为了提高“昆山一号”焊接机器人的性能,设计了操作灵活的实时插补方式,并结合具体的点到点、直线、圆弧等曲线加以实现。这些插补算法在实际系统运行中,操作简单方便、机器人运行平稳。
   设计了机器人-变为机-导轨的联合轨迹规划算法并在实际机器人上进行了实验,实验结果表明联合轨迹规划算法能够有效地解决机器人-变位机-龙门架之间的协调运动问题。

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