【摘 要】
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在工业4.0和“中国制造2025”的时代背景下,制造业蓬勃发展,机器人的使用愈加广泛,作业场景也愈加复杂多变,相应地对机器人编程技术提出更高的要求。针对现有的示教编程和离线编程在复杂曲线加工程序生成中操作繁琐、使用困难的问题,本文研究面向复杂曲线加工的机器人离线自动编程技术,提高编程效率和编程质量。圆管相贯线是复杂曲线的主要形式之一,广泛存在于核电、管道工程、石油化工等领域,且数量巨大。因此,本文
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在工业4.0和“中国制造2025”的时代背景下,制造业蓬勃发展,机器人的使用愈加广泛,作业场景也愈加复杂多变,相应地对机器人编程技术提出更高的要求。针对现有的示教编程和离线编程在复杂曲线加工程序生成中操作繁琐、使用困难的问题,本文研究面向复杂曲线加工的机器人离线自动编程技术,提高编程效率和编程质量。圆管相贯线是复杂曲线的主要形式之一,广泛存在于核电、管道工程、石油化工等领域,且数量巨大。因此,本文将圆管相贯作为离线自动编程技术的应用场景,研究圆管相贯中复杂曲线建模、切割规划、焊接规划和程序生成问题。本文主要工作如下:（1）分析了“导轨+机器人+变位机”加工平台,借助机器人、变位机、工具和工件的坐标变换,完成了机器人关节角度和工件作业轨迹的解耦;建立了 ABB2600-20/1.65的MDH模型并提供基于几何法的机器人逆运动学分析过程。（2）基于二面框架,提出了圆管相贯中相贯线、复杂曲线的平移线和投影线的计算步骤;基于复杂曲线操作建立支管插入、支管外接、两管对接、主管坡口和支管坡口相贯模型的生成方法;并结合MATLAB模型可视化验证。（3）基于圆管切割模型,提出了带有切割半径补偿的切割路径规划方法和切割路径过渡圆弧的计算方法,包含穿孔（或切入）过渡和停止过渡。基于切割路径,提出了自适应切割厚度和切割轨迹形状的切割轨迹规划方法,该轨迹形状插补方法基于S型速度曲线实现,可严格约束轨迹形状并计算切割方向。（4）基于二面框架搭建焊接模型,提出了自适应二面角和坡口角的单层摆动焊接路径规划和多层摆动焊接路径规划方法,该方法中自动计算焊点位置和焊接方向计算。基于焊接路径规划,提出了焊接运条手法的实现方法和逐点操作的焊接轨迹规划方法。（5）针对加工平台的加工轨迹实现,提供了工件加工轨迹到机器人作业轨迹和变位机转动轨迹的变换方法,还提供了焊枪姿态调整和工具坐标系自动生成方法。（6）针对ABB机器人,提供了关节角度轨迹自动生成方法,基于关节角度和变位机转角的RAPID程序生成流程,并使用RobotStudio进行了仿真验证。
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