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移动式焊接机器人在直角转角处转弯形式

时间：2017-05-31 来源：机器人在线 阅读：14257 原创
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由于平面自主移动焊接机器人不受轨道限制，可在平面内进行自由移动，所以其在直角转弯处可自由灵活的完成转弯动作，但根据机器人的运动形式，可在直角处完成如下四种转弯动作，转弯形式不同，轮子轨迹与滑块伸缩的行程也均不同，下面对四种转弯形式进行逐一分析、比较，得出最优转弯形式。

如图 4.5 所示为移动焊接机器人在平面内移动平台四种可能的直角转弯形式。机器人轮距为 D，定义距机器人通过超声波传感器检测到距前方焊缝位置L2，左轮中心点距离焊缝 L1时，机器人开始做出直角转弯动作。
依照图4.5中四种直角转弯方式，分别计算出水平滑块的伸出量，以OcO1、Oc O2、OcO3、OcO4表示，如式（4.31）:
假设图4.5中在各转弯情况下，轮子与地面接触良好，不发生打滑现象，机器人执行机构末端焊炬轨迹为直角时，即假设图4.5中L1=L2=L。对式（4.31）进行简化，得出各直角转弯方式下水平滑块最大伸出行程如下：
由此可看出，当机器人以前进方向左轮中心C3为旋转点时水平滑块伸出量A3max 最小，而在以机器人中心点C2为旋转点时，机器人的自身转弯半径最小。对比机器人在转弯过程中两轮速度变化情况可知，以C1、C3为旋转点时两轮差速较大，以C2、C4为旋转点时两轮差速较小。
考虑机器人结构在实际焊接过程中机械臂伸出归属于悬臂结构，随着水平滑块伸出，机器人重心会发生偏移。当机器人重心发生偏移后，两轮的支反力均发生变化，当两轮支反力相差多大时，则会导致机器人出现侧向滑移，轮子发生打滑现象，此时会大大影响机器人跟踪精度。而水平滑块伸出越多，机器人重心偏移量越大，两轮的支反力相差越大，如图4.6（a）、图4.6（b）所示为以机器人前进方向为基础，在ADAMS中仿真出的机器人左右两轮支反力随水平滑块伸出的变化曲线。
从曲线图中可知，由于机械臂属于悬臂结构，初始状态下机器人左右两轮支反力已经不相同，随着水平滑块逐渐伸出，机器人右轮支反力呈下降趋势而机器人左轮支反力呈上升趋势，此时两轮摩擦力不相等，当水平滑块伸出到一定程度，机器人会出现微小的侧向滑移，所以以C1、C4为旋转点时，水平滑块伸出量过大，轮子打滑严重。
综上所述，选取水平滑块伸出量最小，即以焊接机器人前进方向左轮中心 C3为旋转点时作为直角转弯轨迹规划的基础。
焊接机器人 直角转弯移动焊接机器人结构设计与仿真 技术干货
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