圓管相貫線等離子切割機(jī)器人系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、近年來，國內(nèi)人口紅利逐漸消失、用工荒蔓延。國際上，各主要發(fā)達(dá)國家大力支持本國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，爭搶先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)高地，努力提高本土制造業(yè)智能化、自動化水平。從圓管相貫線切割行業(yè)來看，國內(nèi)大部分企業(yè)采用半自動化方式，先使用電腦設(shè)計相貫線軌跡再按1∶1比例打印，最后蒙皮切割，該方法勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低。少部分企業(yè)采用專機(jī)切割的方式，設(shè)備占地較大且通用性較差。通用工業(yè)機(jī)器人市場長期被國外機(jī)器人廠家壟斷，切割、焊接等專用功能模塊需花額外費(fèi)用購買。

2、在此背景下，為提高我國圓管相貫線切割加工生產(chǎn)率，節(jié)約企業(yè)各項(xiàng)成本，縮短國內(nèi)機(jī)器人技術(shù)與國外先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)間的差距，本文在對國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計了一款圓管相貫線等離子切割機(jī)器人系統(tǒng)。
　　本機(jī)器人系統(tǒng)使用通用6自由度工業(yè)機(jī)器人與單軸變位機(jī)配合，軟件系統(tǒng)基于德國Kithara公司的Windows實(shí)時拓展軟件Kithara RealTime Suite開發(fā)，使用EtherCAT通信協(xié)議，通信周

3、期為1ms。用戶只需輸入7個關(guān)鍵參數(shù)，4個示教點(diǎn)即可完成切割操作，自動化、智能化水平高。
　　本文首先使用坐標(biāo)變換方法建立了6自由度機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型，建立了機(jī)器人基坐標(biāo)系與機(jī)器人連桿末端坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，使用X、Y、Z坐標(biāo)值以及Z-Y-X歐拉角表示機(jī)器人連桿末端坐標(biāo)系在機(jī)器人基坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)，分析了機(jī)器人運(yùn)動學(xué)正解、逆解算法。然后使用幾何法分析介紹了機(jī)器人工具坐標(biāo)系固定基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)定法的理論依據(jù)和6點(diǎn)標(biāo)定法的標(biāo)定過程，并提出一個