摘要: 本文基于粒子群算法轨迹优化的理论和方法结合视觉识别技术，设计并提出一套焊接机器人焊缝跟踪控制系统，以期解决人工示教焊接过程存在的精度低、焊缝成型质量差、劳动强度高等问题，主要开展了焊接机器人轨迹规划、图像识别处理和跟踪系统的试验实... 展开 本文基于粒子群算法轨迹优化的理论和方法结合视觉识别技术，设计并提出一套焊接机器人焊缝跟踪控制系统，以期解决人工示教焊接过程存在的精度低、焊缝成型质量差、劳动强度高等问题，主要开展了焊接机器人轨迹规划、图像识别处理和跟踪系统的试验实现研究三方面工作: 以安川MA1440焊接机器人为研究对象，建立D-H模型，进行运动学正、逆解分析，利用Robotics Toolbox模块，在MATLAB中构建了机器人的数学模型，并对机器人的正、逆运动分别进行了仿真试验，验证了正、逆解算法正确性。 在运动学模型的基础上研究关节空间的三次、五次多项式插值法和笛卡尔空间的直线、圆弧插补法等。通过MATLAB仿真验证，得到仿真结果对比分析基于粒子群的时间最优分段多项式轨迹规划与基于3-5-3多项式插值方法轨迹规划，可以得出粒子群3-5-3分段多项式插值轨迹规划可以确保机器人在焊缝跟踪过程中平稳，且使运行时间缩短了5.7秒。最后，基于MotoSimEG-VRC软件对机器人进行了离线编程，并将程序导入机器人，使其按照规划轨迹执行焊缝跟踪任务。 使用灰度处理和滤波算法对焊缝图像预处理，消除图像干扰。提出边缘算子检测的方法，实现对焊缝区域的边缘信息提取。采用形态学计算方法，对提取出来的焊缝轮廓进行填充，并对焊缝轮廓的边缘进行平滑。针对焊缝中心线提取问题，应用模板匹配算法提取准确的焊缝中心线位置坐标。 设计实现了基于图像处理焊接机器人焊缝跟踪控制平台，对激光视觉传感器进行标定，建立机器人与视觉传感器之间坐标转换并完成通讯联络。为实现焊缝跟踪实时控制，设计上位机软件，以实现对焊缝图像处理及机器人轨迹坐标控制的管理。 实验研究证明焊接机器人焊缝跟踪控制系统相较于人工示教焊缝跟踪更加精确，机器人运行轨迹连续，耗时短。对中小企业焊接生产关键工序的质量提升有借鉴意义。 收起