机床与液压

作者：韩桂荣，李健轲，王雯雯，陈绪兵?，黎晓，黄偲

单位：武汉工程大学机电工程学院；湖北美术学院工业设计学院；智能焊接装备与软件工程技术湖北省研究中心；武汉工程大学机电工程学院；智能焊接装备与软件工程技术湖北省研究中心；飞亚达精密科技股份有限公司；武汉工程大学机电工程学院；智能焊接装备与软件工程技术湖北省研究中心；湖北美术学院工业设计学院；武汉工程大学机电工程学院；智能焊接装备与软件工程技术湖北省研究中心

关键词：焊接机器人;NURBS;轨迹优化;NSGA-II算法

基金：国家自然科学基金项目(52205536)；湖北省教育厅科学技术研究项目（Q20232301）；武汉东湖高新区“揭榜挂帅”项目(2024KJB325)

针对焊接机器人工作效率低、能耗高及运动振动明显等问题，以压力容器管道相贯线焊缝为应用对象，提出一种基于非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的运动轨迹规划与优化方法，通过多目标轨迹优化，提升焊接效率、降低能耗并抑制振动。建立FANUC M10iA机器人正运动学模型,并进行逆运动学验证；基于非均匀有理B样条（NURBS）曲线对末端位姿进行插补，并在MATLAB中仿真分析各关节位移、速度、加速度与加加速度；以时间、能耗和冲击为优化目标，在PlatEMO平台中采用NSGA-Ⅱ算法对轨迹关键点进行优化，求解Pareto最优解集；最后,根据优化轨迹生成马鞍形焊缝，并进行焊接实验验证。结果表明：时间-能量-冲击均衡解总时间为7.70 s，能耗为5.60 J，冲击为17.25°/s3，各关节运动曲线连续平滑，满足约束条件；将优化的关节轨迹通过ROS驱动机器人焊接，得到的关节焊缝均匀，未发现焊接气孔等缺陷。该方法够有效协调时间、能耗与运动平稳性，显著提高焊接效率与质量，具有可行性与实用价值。

来源：2026年第3期

《机床与液压》期刊编辑部

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