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轮式移动焊接机器人弯曲焊缝跟踪控制 被引量:12
1
作者 高延峰 张华 +1 位作者 彭俊裴 毛志伟 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期439-442,450,共5页
针对轮式移动焊接机器人在造船、大型球罐焊接等工业生产中的弯曲焊缝跟踪问题,建立了机器人的数学模型.采用积分Backstepping时变状态反馈方法设计了控制器,并利用李亚普诺夫方法证明了该系统的稳定性.针对旋转电弧传感器仅能检测单方... 针对轮式移动焊接机器人在造船、大型球罐焊接等工业生产中的弯曲焊缝跟踪问题,建立了机器人的数学模型.采用积分Backstepping时变状态反馈方法设计了控制器,并利用李亚普诺夫方法证明了该系统的稳定性.针对旋转电弧传感器仅能检测单方向偏差的情况,根据焊枪前端上一时刻和当前时刻的位置对跟踪轨迹的方位角进行估计.控制器在对机器人速度和角速度进行控制的同时,还对十字滑块进行了控制,使跟踪更加快速、平滑.最后,通过数值仿真和机器人实际运动仿真证明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 移动焊接机器人 焊缝跟踪 积分Backstepping方法
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移动焊接机器人坡口自寻迹的切入角算法 被引量:10
2
作者 张轲 吕学勤 +1 位作者 吴毅雄 楼松年 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期941-944,949,共5页
为正确建立位姿调整轨迹规划的坐标系,研究了移动机器人在自寻迹过程中的关键问题——切入角的计算.结合工程应用实际,基于激光视觉传感器并根据不同的焊接坡口形式提出了3种切入角算法,同时分析了每种算法的利弊和适用场合,并重点讨论... 为正确建立位姿调整轨迹规划的坐标系,研究了移动机器人在自寻迹过程中的关键问题——切入角的计算.结合工程应用实际,基于激光视觉传感器并根据不同的焊接坡口形式提出了3种切入角算法,同时分析了每种算法的利弊和适用场合,并重点讨论了激光视觉传感器扫描坡口方式的切入角算法.该算法不严格依赖坡口加工精度,也不需要知道确切的坡口形式,提高了算法的实用性和可靠性.试验结果表明,所提出的3种切入角算法是切实有效的,能够满足实际焊接工程需要. 展开更多
关键词 焊接移动机器人 自寻迹 切入角 激光视觉传感器
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基于高斯基模糊神经网络的移动焊接机器人焊缝实时跟踪 被引量:6
3
作者 张轲 吴毅雄 金鑫 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期17-20,共4页
对所研制的焊接移动机器人建立了运动学模型并设计了基于高斯基模糊神经网络的焊缝跟踪控制器。采用Denavit-Hartenberg(D-H)齐次坐标变换法分析了机器人本体和滑块对焊炬点位姿的运动学行为,建立了较为完整地运动学模型。在此基础上,... 对所研制的焊接移动机器人建立了运动学模型并设计了基于高斯基模糊神经网络的焊缝跟踪控制器。采用Denavit-Hartenberg(D-H)齐次坐标变换法分析了机器人本体和滑块对焊炬点位姿的运动学行为,建立了较为完整地运动学模型。在此基础上,提出了采用高斯基模糊神经网络实现焊缝实时跟踪的方法。采用高斯函数作为隶属函数,以滑块位置和小车方位角作为输入,焊炬的转向调整角作为输出,利用神经网络的自学习和自适应能力,实现模糊隶属函数和控制规则的在线修改。焊缝跟踪试验验证了所设计控制器的有效性,其跟踪精度可始终控制在±0.5 mm以内,满足实际焊接工程的需要。 展开更多
关键词 运动学模型 模糊神经网络 移动焊接机器人 焊缝跟踪
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ALGORITHM AND IMPLEMENTATION OF AUTO-SEARCHING WELD LINE FOR WELDING MOBILE ROBOT 被引量:4
4
作者 ZHANG Ke Lü Xueqin  WU Yixiong L0U Songnian 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第2期176-180,共5页
An algorithm of auto-searching weld line for welding mobile robot is presented. Auto-searching weld line is that the robot can automatically recognize a weld groove according to the characteristics of the weld groove ... An algorithm of auto-searching weld line for welding mobile robot is presented. Auto-searching weld line is that the robot can automatically recognize a weld groove according to the characteristics of the weld groove before welding, and then adjust itself posture to the desired status preparing for welding, namely, it is a process that the robot autonomously aligns itself to the center of welding seam. Firstly, the configuration of welding mobile robot with the function of auto-searching weld line is introduced, then the algorithm and implementation of auto-searching weld line are presented on the basis of kinematics model of the robot, at last trajectory planning among auto-searching weld line is investigated in detail. The experiment result shows that the developed welding mobile robot can successfully implement the task of auto-searching weld line before welding, tracking error precision can be controlled to approximate ±1.5 mm, and satisfy the requirement of practical welding project. 展开更多
关键词 welding mobile robot Auto-searching weld line Trajectory planning
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移动机器人的嵌入式控制系统 被引量:4
5
作者 丁文武 王田苗 丑武胜 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期38-41,共4页
基于ARM处理器和MEMS器件设计了移动焊接机器人控制和导航定位系统,给出了陀螺仪、加速度计外围电路和相应AD采集模块设计方法,以及捷联式惯性导航系统位置和姿态解算方法.仿真实验结果表明,该导航定位系统能正确给出移动焊接机器人的... 基于ARM处理器和MEMS器件设计了移动焊接机器人控制和导航定位系统,给出了陀螺仪、加速度计外围电路和相应AD采集模块设计方法,以及捷联式惯性导航系统位置和姿态解算方法.仿真实验结果表明,该导航定位系统能正确给出移动焊接机器人的位置、姿态信息. 展开更多
关键词 移动焊接机器人 位姿控制 MEMS器件 惯性导航系统
全文增补中
移动焊接机器人的坡口自寻迹算法及实现 被引量:2
6
作者 张轲 吕学勤 +1 位作者 金鑫 吴毅雄 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期519-523,528,共6页
介绍了具有自寻迹功能的移动焊接机器人的系统组成 ,在分析移动机器人运动学模型的基础上 ,讨论了机器人坡口自寻迹的算法以及实现过程 ,最后重点分析了自寻迹过程中的轨迹规划 .试验结果表明 :研制的移动焊接机器人能成功地完成焊前的... 介绍了具有自寻迹功能的移动焊接机器人的系统组成 ,在分析移动机器人运动学模型的基础上 ,讨论了机器人坡口自寻迹的算法以及实现过程 ,最后重点分析了自寻迹过程中的轨迹规划 .试验结果表明 :研制的移动焊接机器人能成功地完成焊前的自寻迹任务 ,误差精度可控制在± 1.5mm左右 。 展开更多
关键词 移动焊接机器人 自寻迹 算法实现 轨迹规划
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基于卡尔曼滤波的焊缝偏差实时最优估计 被引量:2
7
作者 张轲 金鑫 吴毅雄 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1-4,共4页
建立了基于卡尔曼滤波的焊缝偏差实时最优估计算法.以焊缝中心位置为特征矢量,建立焊缝位置检测的状态方程和测量方程,并依据最小均方差原则建立了卡尔曼滤波最优估计的递推算法.测量噪声协方差由传感器测量误差的统计值得到,假定过程... 建立了基于卡尔曼滤波的焊缝偏差实时最优估计算法.以焊缝中心位置为特征矢量,建立焊缝位置检测的状态方程和测量方程,并依据最小均方差原则建立了卡尔曼滤波最优估计的递推算法.测量噪声协方差由传感器测量误差的统计值得到,假定过程噪声是由于加速度变化引入,通过两点法确定焊缝中心位置的初值.在焊接过程中,应用卡尔曼滤波消除噪声干扰,实现焊缝位置的实时精确预测.计算机仿真和试验结果表明,焊缝偏差信号经过卡尔曼滤波处理后,消除了偶然因素和随机噪声的影响,提高了跟踪精度以及系统工作的稳定性,适合实际工程应用. 展开更多
关键词 卡尔曼滤波 最小均方差 焊缝跟踪 移动焊接机器人
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基于超声波电机的移动焊接机器人焊枪精密定位控制系统研制 被引量:2
8
作者 吴晓 华亮 +3 位作者 顾菊平 王胜锋 张齐 倪玲 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2010年第5期372-376,共5页
为了实现移动焊接机器人焊枪的精密定位控制,提出了焊枪跟踪控制时基于调整电机微步导通时间实现无位置传感器开环精密定位控制的控制系统设计方法.在控制系统设计中充分利用EDA和单片机技术各自的优点,采用CPLD和单片机相结合,实现了... 为了实现移动焊接机器人焊枪的精密定位控制,提出了焊枪跟踪控制时基于调整电机微步导通时间实现无位置传感器开环精密定位控制的控制系统设计方法.在控制系统设计中充分利用EDA和单片机技术各自的优点,采用CPLD和单片机相结合,实现了双行波超声波电机微步控制.实验证明该控制器可控精度高、可靠稳定、可维护性强,不需要高精度位移传感器就可控制焊枪达到很高的定位精度.研究所得的方法和结论具有较强的通用性,在基于环形行波超声波电机驱动的XY平面精密定位控制中具有普遍的应用意义. 展开更多
关键词 移动焊接机器人 环形行波超声波电机 微步控制 精密定位 CPLD
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移动式机器人核电封头管座遍历策略与控制软件设计 被引量:1
9
作者 汤耘 郭为忠 高峰 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2016年第5期40-45,共6页
为实现核电站中核电封头管座的自动化焊接,以六足式机器人为研究对象提出了一种可行的焊接遍历规划策略。首先对焊接工况进行数学建模。通过对焊接工艺的调研,设计管座焊接的轨迹。接着,在此基础上讨论了该机器人一体式和分离式两种作... 为实现核电站中核电封头管座的自动化焊接,以六足式机器人为研究对象提出了一种可行的焊接遍历规划策略。首先对焊接工况进行数学建模。通过对焊接工艺的调研,设计管座焊接的轨迹。接着,在此基础上讨论了该机器人一体式和分离式两种作业方案,并提出横向扫掠,斜向扫掠,径向扫掠三种焊接策略来覆盖全部管座,分析比较三种方案的优缺点。最后,通过自主开发的焊接系统客户端,为整个焊接过程进行了实验仿真。 展开更多
关键词 核电封头管座 遍历焊接规划 步行焊接机器人
原文传递
Study on intelligent welding mobile robot with the function of auto-searching weld line
10
作者 张轲 吕学勤 +1 位作者 孙广 吴毅雄 《China Welding》 EI CAS 2006年第1期67-73,共7页
The development of welding robots suitable for specially unstructured working enviroments has been become an important development direction of industrial robot application because large-scale welding structures have ... The development of welding robots suitable for specially unstructured working enviroments has been become an important development direction of industrial robot application because large-scale welding structures have been used more and more widely in modern industry. In this paper, an intelligent mobile robot for welding of ship deck with the function of autosearching weld line was presented. A wheeled motion mechanism and a cross adjustment slider are used for the welding robot body. A sensing system based on laser-PSD (position sensitive detector) displacement sensor was developed to obtain two dimensional deviation signals during seam tracking. A full-digital control system based on DSP and CPLD has also been realized to implement complex and high-performance control algorithms. Furthermore, the system has still the function of auto-searching weld line according to the characteristics information of weld groove and adjusting posture itself to the desired status preparing for welding. The experiment of auto-searching welding line shows that the robot has high tracing accuracy, and can satisfy the requirement of practical welding project. 展开更多
关键词 welding mobile robot auto-searching weld line seam tracking ship deck DSP
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基于最小二乘法的小车方位角实时辨识 被引量:1
11
作者 张轲 吴毅雄 +1 位作者 吕学勤 金鑫 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期13-16,共4页
应用最小二乘法对移动焊接机器人传感器矢量与焊缝之间的位置关系进行了研究,提出了焊缝跟踪过程中小车方位角的实时辨识算法。为了确切表达传感器、焊缝、焊枪三者之间的空间位置关系,首先引入了传感器矢量的概念。然后根据前置传感器... 应用最小二乘法对移动焊接机器人传感器矢量与焊缝之间的位置关系进行了研究,提出了焊缝跟踪过程中小车方位角的实时辨识算法。为了确切表达传感器、焊缝、焊枪三者之间的空间位置关系,首先引入了传感器矢量的概念。然后根据前置传感器的特点,提出在焊缝跟踪的小邻域内,传感器矢量和焊缝之间的位置关系可以用一次多项式或二次多项式来完全表达。在此基础上,应用最小二乘法,建立了小车方位角的实时辨识算法并给出了算法的具体实现。最后通过实际的焊缝跟踪试验,验证了该算法的有效性。该算法的应用,为移动焊接机器人实现复杂曲线焊缝的实时跟踪奠定了重要的基础。 展开更多
关键词 最小二乘法 小车方位角 传感器矢量 焊缝跟踪 移动焊接机器人
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移动焊接机器人的空间拓扑结构分析
12
作者 张轲 金鑫 吴毅雄 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期25-28,共4页
对移动焊接机器人的拓扑结构进行了分析.移动焊接机器人的基本结构主要为差速驱动的移动机器人本体配合快速调整的焊枪悬臂十字滑架.根据焊枪悬臂位置的不同可细分为焊枪位于车体前面、侧面、驱动轮的轴线上,或者焊枪悬臂可以绕驱动轮... 对移动焊接机器人的拓扑结构进行了分析.移动焊接机器人的基本结构主要为差速驱动的移动机器人本体配合快速调整的焊枪悬臂十字滑架.根据焊枪悬臂位置的不同可细分为焊枪位于车体前面、侧面、驱动轮的轴线上,或者焊枪悬臂可以绕驱动轮轴线中点旋转四种情况.结果表明,不同的拓扑结构,具有不同的运动行为以及跟踪适应性,其中焊枪位于两驱动轮轴线上的拓扑结构控制简单、运动灵活、焊接空间可达性强,在曲线以及大角度折线跟踪中不失为一种较为理想的选择.为不同的焊接应用场合选用不同的拓扑结构提供了选择依据. 展开更多
关键词 移动焊接机器人 差速驱动 拓扑结构 焊缝跟踪
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造船工程焊接机器人自动化控制器的设计及应用
13
作者 毛新红 《电焊机》 2015年第10期82-89,共8页
描述移动焊接机器人在控制硬件和软件方面的发展。该机器人可以在双壳船舶结构中移动并执行焊接任务。控制硬件包括一个主控制器和一个焊机控制器。控制软件包括四层,每一层都由模块组成。合适的模块组合能够保证控制软件执行所需任务... 描述移动焊接机器人在控制硬件和软件方面的发展。该机器人可以在双壳船舶结构中移动并执行焊接任务。控制硬件包括一个主控制器和一个焊机控制器。控制软件包括四层,每一层都由模块组成。合适的模块组合能够保证控制软件执行所需任务。控制软件是在QNX操作系统下用C语言编程开发。针对控制软件模块化的体系结构,将其设计为四层:任务管理、任务计划、任务操作和任务执行。移动焊接机器人运用嵌入式控制器和控制软件成功执行所需任务。 展开更多
关键词 造船焊接工艺 移动焊接机器人 控制器
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移动焊接机器人坡口自寻迹位姿调整的轨迹规划 被引量:17
14
作者 张轲 吴毅雄 +1 位作者 金鑫 吕学勤 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期215-220,共6页
主要研究移动焊接机器人在自寻迹过程中位姿调整的轨迹规划。在焊前,根据坡口识别特征模型寻找到焊接坡口并得到机器人与焊缝坡口的夹角后,对机器人本体和焊炬的位姿进行轨迹调整是自寻迹过程中非常关键的一步。首先讨论了具有自寻迹功... 主要研究移动焊接机器人在自寻迹过程中位姿调整的轨迹规划。在焊前,根据坡口识别特征模型寻找到焊接坡口并得到机器人与焊缝坡口的夹角后,对机器人本体和焊炬的位姿进行轨迹调整是自寻迹过程中非常关键的一步。首先讨论了具有自寻迹功能的移动焊接机器人的系统组成,在分析移动机器人运动学模型的基础上,对焊接坡口自寻迹过程中的位姿调整轨迹进行了规划,最后根据机器人自身的结构对调整轨迹进行了修正。试验结果表明:将该算法用于坡口自寻迹过程中的位姿调整,其误差精度可控制在±1.5mm左右,满足实际焊接工程需要。 展开更多
关键词 移动焊接机器人 自寻迹 位姿调整 轨迹规划
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差速驱动式移动焊接机器人动力学建模 被引量:12
15
作者 张轲 吴毅雄 +1 位作者 吕学勤 金鑫 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期116-120,共5页
采用牛顿-欧拉法,分析差速驱动式移动焊接机器人系统的左右驱动轮和机器人本体对焊炬点的动力学行为。为了实现机器人本体和滑块的联合控制,进一步研究滑块的动力学行为,建立了移动焊接机器人系统完整的动力学模型。由于模型的复杂性和... 采用牛顿-欧拉法,分析差速驱动式移动焊接机器人系统的左右驱动轮和机器人本体对焊炬点的动力学行为。为了实现机器人本体和滑块的联合控制,进一步研究滑块的动力学行为,建立了移动焊接机器人系统完整的动力学模型。由于模型的复杂性和不确定影响因素,基于动力学模型进行控制器的设计是不切实际的。为便于控制器的设计,最后结合实际应用情况对模型进行合理简化,并转化为状态空间方程。应用Matlab对移动焊接机器人进行动力学仿真建模,模型的建立为差速驱动式移动焊接机器人的机构设计、稳定性分析以及控制器设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 动力学模型 移动焊接机器人 焊缝跟踪 自寻迹
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基于动态焊缝切线法的大曲率弯曲焊缝跟踪 被引量:1
16
作者 柳健 洪波 +1 位作者 洪宇翔 李毅 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期55-58,131,共4页
针对轮式移动焊接机器人在造船、大型球罐焊接等工业生产中的大曲率弯曲焊缝跟踪问题,在采用小波实时降噪的基础上,结合焊缝切线法的思路和滑模变结构控制方法提出了动态焊缝切线法,并且通过Matlab仿真分析和试验验证,证明了该方法能够... 针对轮式移动焊接机器人在造船、大型球罐焊接等工业生产中的大曲率弯曲焊缝跟踪问题,在采用小波实时降噪的基础上,结合焊缝切线法的思路和滑模变结构控制方法提出了动态焊缝切线法,并且通过Matlab仿真分析和试验验证,证明了该方法能够以固定步长实时修正焊接小车驱动轮的速度,保证焊炬沿大曲率弯曲焊缝轨迹跟踪效果较好的前提下切线速度大小基本不变,提高了焊缝质量,实现了弯曲焊缝的实时自动跟踪.为轮式移动焊接机器人在复杂轨迹的焊缝自动跟踪应用方面提供了一种新的理论思路. 展开更多
关键词 移动焊接机器人 焊缝跟踪 小波准实时降噪 焊缝切线法
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移动机器人弯曲角焊缝跟踪预测模糊控制器设计 被引量:7
17
作者 高延峰 张华 肖建华 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第23期23-29,共7页
研究以旋转电弧作为传感器、采用轮式移动机器人对弯曲角焊缝进行跟踪焊接的控制方法。设计预测模糊控制器控制小车转弯,并在转弯过程中使车轮与横向滑块协调动作,实现对弯曲角焊缝的平滑跟踪。该控制器采用焊枪偏差和倾角信息获得车体... 研究以旋转电弧作为传感器、采用轮式移动机器人对弯曲角焊缝进行跟踪焊接的控制方法。设计预测模糊控制器控制小车转弯,并在转弯过程中使车轮与横向滑块协调动作,实现对弯曲角焊缝的平滑跟踪。该控制器采用焊枪偏差和倾角信息获得车体运动方向和焊缝走向之间的角度偏差,采用线性化模型预测焊枪下一点的位置,采用加权最小二乘方法预测焊缝下一点位置,采用模糊理论实现小车转弯时车轮和横向滑块的协调控制。利用试验对常规模糊控制器和所提出的预测模糊控制器进行比较,发现所提出的控制方法具有更好的控制效果和跟踪精度。 展开更多
关键词 弯曲焊缝 移动机器人 预测控制 模糊控制
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