移动焊接机器人运动学分析与直角转弯轨迹规划简述

在实际船舶焊接作业中存在大量格子型焊缝，其中包含许多直角形焊缝，目前这些典型的焊缝均由工人手工完成，工作量大且焊接质量一般，并且在直角拐点处也是焊接工艺的一大难题。

为了解决直角形焊缝这一技术难题，需对移动焊接机器人在转角处进行轨迹规划，使其在临近直角焊缝时进行判断，通过运动规划的方式使得移动焊接机器人的两轮以及十字滑块协调动作完成进行粗略的直角跟踪，再由旋转电弧传感器收集焊缝信息反馈至机器人中进行精确调节。这一过程十分复杂，轮子与十字滑块的运动规划与旋转电弧传感器反馈至机器人中的信息形成耦合关系，如果轮子与十字滑块在运动过程中不能协调匹配则导致焊接失败，所以完成这一复杂过程需要对机器人进行合理的轨迹规划，而分析移动焊接机器人的运动状态是完成合理运动规划的基础。

典型机器人包含移动机构、机械手臂以及末端执行器，机器人运动学则是通过研究机器人各个机构与执行末端的关系求解出机器人执行末端的相关参数，包括位置、速度、姿态等信息，以更好的对机器人进行控制，也为更优化的控制算法提供基础。机器人运动学的研究方法主要包含：齐次坐标变化法、矢量分解法、D-H 坐标变化等。这些方法主要可以求解出机器人运动学的两种结果，即运动学正解：已知各个机构参数推导得出执行末端的相关信息。运动学逆解：已知执行末端的参数反推出各个机构的状态。

移动焊接机器人是一个庞大的机电系统，拥有多自由度，要想采取最优的控制算法完成机器人的协调运动，首先应用数学方法解析机器人的内部运动构件在空间坐标系中的位置关系，随后建立各个运动构件的姿态、速度及加速度的关系。