激光焊接机器人复杂曲面加工轨迹数字孪生控制算法＊陈永强＊＊１曹雪龙２１芜湖职业技术学院智能制造学院，安徽芜湖２４１００６；２安徽信息工程学院机械工程学院，安徽芜湖２４１１００（）摘要：针对刀具与切割位置既相联系又相区别，焊接过程及后期加工效率较低的问题，提出了激光焊接机器人复杂曲面加工轨迹数字孪生控制算法。利用测点的坐标转换矩阵，求解测量点到激光焊接机器人复杂曲面的最短距离，根据点到三角面片的距离计算原理，补偿了激光焊接机器人复杂曲面的加工误差；定义复杂曲面加工轨迹跟踪策略，利用跟踪策略系数求取复杂曲面加工轨迹跟踪的概率函数，结合高斯函数，计算复杂曲面加工轨迹跟踪策略的对数梯度，完成复杂曲面加工轨迹的跟踪。利用数字孪生技术将复杂曲面加工轨迹的坐标点导入虚拟空间，通过坐标点的映射，获取加工轨迹速度与转速的关系，结合数字孪生物理模型，实现复杂曲面加工轨迹的控制。实验结果表明，该算法在控制激光焊接机器人复杂曲面的加工轨迹时，与生成的加工轨迹更加接近，并将复杂曲面加工效率提高到９０％以上。为激光焊接机器提供切实可行的焊接方案，提高复杂曲面加工轨迹控制性能。关键词：误差补偿；数字孪生；加工轨迹；复杂曲面；激光焊接；轨迹跟踪中图分类号：ＴＰ２４２文献标志码：Ａ文章编号：２０９５－４８５９（２０２３）０２－０２０２－０６机器人技术是一种集电子工程、计算机控制、人工智能等领域的融合性新技术［１］。机器人是一种机电装置，可以重复编程，并且可以实现机电设备的自动化。焊接机器人是一种广泛应用的机械结构，它包括机器人与焊机，通过远程人工操作，使其能够在较复杂的工作条件下进行作业，从而达到人工不能进行的焊接目的［２］。由于机器人具有安全可靠、灵活、快速的特点，使其成为了实现自动制造的核心设计，因此，必须对焊接机器人进行精确地控制，从而有效地提高焊接效率［３］。基于自动激光焊接技术，对复杂曲面加工轨迹进行控制，从而实现焊接作业的自动化设计，提高了焊接机器人的自动化水平。周方明等［４］设计了一种利用激光视觉机器人进行离线自动编程的方法，利用ＲｏｂｏｔＭａｓｔｅｒ软件产生离线程序，在离线编程的基础上，将该软件引入到机器人的操作箱内，实现焊接点的定位和跟踪，为了便于确定焊接过程及后期处理的需要，研制了一套能实时传递和监控焊接参数的监控系统，将离线编程技术、数据库技术和视觉检索技术相结合，解决了离...
