集装箱焊接机器人控制系统的研究与设计

论文摘要

随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展,焊接机器人从最初的点焊发展到了控制系统更加复杂的弧焊机器人的阶段。焊接机器人是控制系统下实现点位控制或连续轨迹控制,它利用点位定位或插补功能焊接定位焊点或空间焊缝。焊接机器人具有可长期进行焊接作业、保证焊接作业的高生产率、高质量和高稳定性等特点。随着人工智能技术的发展,焊接机器人正向着智能化的方向发展。本论文的研究内容是基于交流伺服系统驱动的集装箱加强板焊接机器人运动控制系统的设计。论文在图像处理系统提供的工作台上的加强板的特征点位置坐标的基础上,设计出了一种利用51处理器实现基于交流伺服系统驱动的规划轨迹算法的运动控制系统。在硬件上,整个运动控制系统设计为分布式结构,由规划级控制模块并行对五个焊接机器人关节驱动级控制模块进行规划处理。在软件上,整个运动控制系统的任务是:首先规划级控制模块对图像处理系统下传的加强板特征点位置坐标进行RS-232串行接收与轨迹规划,然后把规划后的各关节动作命令通过CAN总线下传给各驱动级控制模块,最后由各驱动级控制模块对命令分别进行分析与处理,实现五伺服驱动关节的合成运动,完成对集装箱加强板的焊接。在焊接过程中,还要完成对可能出现的故障进行检测获取信号,并作相应处理,保证焊接机器人作业的可靠性与安全性。本设计中的控制系统可以对作业中不同位置与姿态的加强板工件进行实时的规划与处理,优于传统的示教型机器人控制系统。通过对动作控制系统的硬件安装和部分功能程序的调试,完成了动作控制系统的基本框架,在安装与调试过程中积累了机器人控制系统研究与设计的经验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 机器人概述
• 1.2 焊接机器人概述
• 1.3 本论文的主要内容
• 2 焊接机器人控制系统设计方案
• 2.1 系统控制结构的确定
• 2.2 控制模块控制器的确定
• 2.3 系统通信方式的确定
• 2.4 系统驱动方式的确定
• 2.5 系统故障处理规划
• 2.6 系统其他规划
• 3 硬件设计
• 3.1 规划级控制板硬件电路的设计
• 3.2 关节驱动级控制板电路的设计
• 3.3 装置机械限位开关的设计
• 4 软件设计
• 4.1 规划级轨迹规划
• 4.2 规划级程序设计
• 4.3 各关节驱动级程序设计
• 5 系统安装与调试
• 5.1 系统硬件安装与驱动器设置
• 5.2 通信系统和功能块程序调试
• 5.3 安装与调试中的抗干扰措施
• 6 总结与展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 参考文献
• 附录1 规划级电路原理图
• 附录2 驱动级电路原理图