多机器人协作焊接系统中的轨迹规划与位置力协调控制研究

In the field of arc weld, multiple robots cooperation system for welding is one of the most important emerging technology today, which is used to replace traditional single robot weld station and further improve the weld automation efficiency. Based on our previous researches on multiple robots cooperative weld system and the already established dual robots cooperative weld system, a project aiming at realizing a three robots cooperative weld system is proposed. Research focus of this project includes the path planning strategy for multiple robots cooperative welding process and the position-force coordination control strategy between different robots. Innovation of this project is shown in the following points: the path planning method for multiple robots cooperative welding process is presented by adopting robot directional manipulability, the position-force coordination control between different robots is formed as differential-algebraic equations and solved by the inverse system control approach, a three robots cooperation system for welding is constructed by domestic robots with self-designed robot controller. Such project will enrich researches on multiple robots cooperation control in theory and promote the weld automation technology in application.

在弧焊焊接领域，采用多机器人协作焊接系统代替传统的单机器人焊接工作站能够进一步提高焊接自动化效率，是焊接自动化的重要发展方向之一。基于申请人在多机器人协作控制领域的研究基础和已建立的双机器人协作焊接平台，本项目以实现三台国产机器人的协作焊接为目标，主要研究内容为：①多（三）机器人协作焊接过程的轨迹规划方法；②多（三）机器人协作焊接过程的位置-力协调控制方法。本项目创新点是：①采用方向操作度评价机器人操作构型选取并提出一种空间复杂曲线焊缝的多机器人协作焊接轨迹规划方法；②基于微分代数方程建立协作焊接过程的位置-力协调控制模型并采用逆系统方法实现控制；③采用控制器自主设计的国产6轴工业机器人实现三机器人协作焊接。开展本课题研究，理论上能够弥补当前研究在多机器人协作焊接系统控制方面的不足，应用上能够进一步提高焊接自动化水平。

在弧焊焊接领域，采用多机器人协作焊接系统代替传统的单机器人焊接工作站能够进一步提高焊接自动化效率，是焊接自动化的重要发展方向之一。基于申请人在多机器人协作控制领域的研究基础和已建立的双机器人协作焊接平台，本项目以实现三台国产机器人的协作焊接为目标，主要研究成果为：①提出了一种多机器人初始协作焊接位置的最优选取方法，采用方向操作度代替传统的机器人操作度作为新的机器人构型评价指标；②提出一种对称式自适应变阻抗控制方法建立多机器人协作焊接过程中的位置-力协调控制模型并实现多机器人位置力协调控制；③首次在国内采用控制器自主设计的国产6轴工业机器人完成三机器人协作焊接马鞍形复杂空间曲线焊缝实验。本课题研究成果在理论上能够弥补当前研究在多机器人协作焊接系统控制方面的不足，应用上能够进一步提高焊接自动化水平。