Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｐａｔｈ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ｆｏｒ ＡＢＢ Ａｒｃ Ｗ ｅｌｄｉｎｇ Ｒｏｂｏｔ Ｓｙｓｔｅｍ ＴＩＡＮ Ｑｉ－ｌｉａｎｇ ，ＳＨＥＮ Ｊｉａｎ ，Ｊ１ Ｂａｏ－ｊｉａｎ ，ＨＯＮＧ Ｌｅｉ
（１．Ｎａｎｊｉｎｇ Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００３４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ ２１ １８００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｄ Ｒａｉｌ Ｔｒａｎｓｉｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１１６７，Ｃｈｉｎａ）
第 １２期 ２０１６年 １２月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
ห้องสมุดไป่ตู้ｌ５３
ＡＢＢ弧焊 机 器人 系统 的焊接 路 径 规 划研 究
田放 良 ，沈 健 ，嵇 保健 ，洪 磊 。
（１．南京 中建化工设备制造有限公司，江苏 南京 ２１００３４；２．南京工业大学 电气工程与控制科学学院 ，江苏 南京 ２１１８００； ３．南京工程学院 汽车与轨道交通学院 ，江苏 南京 ２１１１６７）
摘 要 ：以 ＡＢＢ弧焊机 器人 系统路径规划为研究对象，提 出了适 用于空间直线焊缝的 离散化方法。在焊缝 离散化 的基础 上 ，针对角接焊 工件的特 点，通过 示教焊缝上两点，分析 了提供焊缝表 面信息和不提供 焊缝表 面信 息的两种焊缝 离散 点 辅 助坐标 系的建立方法，并在 ＡＢＢ机器人公 司开发的 Ｒｏｂｏｔｓｔｕｄｉｏ软件下进行 了路径规 划的模拟仿真和离线编程 。在 此 基础上 完成 了的 实际焊接实验 。实验表明 ，该算法可快速 实现 角接 焊工件的路径规划，完成各种高质量的弧焊作业编程 ， 符 合 工 业现 场 的 实 际 需求 。 关键词 ：弧焊机器人 ；离散化 ；Ｒｏｂｏｔｓｔｕｄｉｏ；路径规划 中图分类号 ：ＴＨ１６；耶ｌ ２ｌ２．６；ＴＰ２４２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００１—３９９７（２０１６）１２—０１５３—０４
人轨迹规划可大致分为三个主要部分 ：首先需要确定焊接机器人
任意焊缝 曲线包括三种类型 ：直线焊缝 、曲线焊缝和复合焊
焊枪的运 动轨迹 ；然后将所 确定轨迹信息描述成计算机语言 ；最 缝。这些焊缝曲线都是以工件坐标系为基准建立的，可在工件坐标
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ：Ａｒｃ Ｗ ｅｌｄｉｎｇ Ｒｏｂｏｔ；Ｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎ；Ｒｏｂｏｔ Ｓｔｕｄｉｏ；Ｐａｔｈ Ｐｌａｎｎｉｎｇ
１ 引言
缝的位姿信息包括每个离散点 的焊接位置和姿态信息 ，称为焊缝
随着经 济全球化 的发展 ，工业 ４．０时代的脚步 已经无法停 离散 点坐标系［３１。只有 获得了待焊工件 的焊缝位 姿信息嗍以后 ， 歇 ，迫切需要工业机器人 在 自动化制造生产 中发挥更大的作用 ， ＡＢＢ弧焊机器人才能够进行工作路径的规划。离线编程［５１的过程
ｒｏｂｏｔｉ ｃ ｃｏｍｐａ ｎ ｙ，ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓ ｉｓ， ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅ ｎｔｓ ａ ｒｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａ ｔ ｔｈｅ ａ ｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｃａ ｎ
ｑｕｉ ｃｋｌｙ ｒｅａ ｌｉｚｅ ｔｈｅ ｐａｔｈ ｐｌａ ｎｎｉｎｇ ｏ ｆ ｆ ｉｌｌｅｔ ｗｅｌｄｉｎｇ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ，ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｎｄｍｅ ｅｔｔｈｅ ａｃｔｕａｌｎｅ ｅｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｓｃｅｎｅ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｏｆＡＢＢ ｏ／＇ｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｒｏｂｏｔ ｓ￣ｔｅｍ ｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇ，ｔｈｅ ｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ ｓｐａｃｅ ｌｉｎｅａｒ ｗｅｌｄ ｓｅａｍ ｉｓ ｐｒｏｖＭｅｄ Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉ ｓ ｏ ｆ ｔｈｅ ｄｉｓｃｒｅｔｉｚａ ｔｉｏｎ ｏ ｆ ｔｈｅ ｓｅａｍ ａｎ ｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆｆｉｌｌｅｔ ｗｅｌｄｉｎｇ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ，ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏ ｆ ｔｈ ｅ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｃｏｏｒｄｉｎａ ｔｅ ｓ￣ｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ ｓｅａｍ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉ ｏｎ ｏ ｆ ｔｈ ｅ ｗｅｌｄ ｓｅａｌｎ ａ ｎｄ ｄｏｅｓ ｒｉｏｔ ｐｒｏｙｉｄｅ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄ ｓｕｒｆ￣ｅ，ｂｙ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｔｗｏ ｐｏｉｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅａｍ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａ ｔｉｏｎ ｏ ｆ ｐａ ｔｈ ｐｌａ ｎ ｎｉｎｇ ａｎｄ ｏｆ－ｌｉｎｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｒｏｂｏｔｓｔｕｄｉｏ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ＡＢＢ
使得传统 的劳动密集型产业转型升级为知识技术密集型产业【１１。 必须获得焊缝的每一个焊接点的信息 ，对此提出了一种适用于任
在实际的生产中 ，焊接机器人 是我 国现 阶段运用 最为普遍 的。 意空间直线焊缝 的离散化方法 ，并在各个离散点上建立了焊接点
而焊接机器人技术 的核心就是焊接路径 的规划技术 ，焊接机器 的位姿坐标系 ，即所述 的焊缝离散点坐标系。