焊接机器人变位机构运动学建模（上）
时间：2017-10-10
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4.5变位机构运动学建模
焊接加工中，使焊缝处于平焊、船型焊和小角度下坡焊的位置，更有利于保证焊缝质量。因此在进行焊接机器人焊接作业时，通常利用变位机或者其他变位装置来调整工件的姿态以使得焊缝处于良好的焊接位置。变位机构分为单自由度、两自由度和多自由度三种。最常见的为二自由度的旋转倾斜变位机如图4-8所示。
基于相邻杆件坐标系的变换理论(D-H理论)可以建立二自由度变位机的运动学模型。变位机的连杆坐标系如图4-9所示。其中P {XYZ}为世界坐标系，P0{X0Y0Z0}为变位机基座标系，P1{X1Y1Z1}为变位机第一关节坐标系，P2{X2Y2Z2}为第二关节坐标系，Ps{XsYsZs}为焊缝坐标系。
那么可以得到变位机的连杆参数如表4-2。
4.6焊枪姿态规划
焊枪姿态由焊接机器人六个关节的位置决定，不合理的焊枪姿态，容易使焊接机器人关节处于奇异位置，不利于送丝机构送丝，难以满足焊接工艺需求。因此，焊枪姿态规划的目标是保证焊接工艺需求前提下，确保机器人的可达性和位姿良好性。通常用焊枪工作角和焊枪行走角(也称焊枪倾角)来定义焊枪的姿态。焊枪工作角即焊枪轴线所在的工作平面与形成焊缝的两接触面的夹角(图4-5中的e角)，以焊缝的右手法则方向为正。焊枪行走角即焊枪轴线与焊缝坐标系Z轴在焊枪工作平面内的夹角(图4-11中的α角)，以焊缝行走方向为正。
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