机械工程学报

作者：陶永, 谭栋华, 高赫, 万嘉昊, 王潇桐, 邓昌义, 魏洪兴, 王田苗

单位：1. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院 北京 100191;2. 北京航空航天大学航空科学与工程学院 北京 102206;3. 北京航空航天大学航空发动机研究院 北京 102206;4. 国家工业信息安全发展研究中心 北京 100040

关键词：协作机器人,激光焊接,窄焊缝寻位,非刚性配准,轨迹修正；

基金：国家重点研发计划资助项目(2022YFB4700400)。

激光焊接已广泛应用于各个行业，而传统的人工示教或离线编程在面对工件形位差异时缺乏有效改进措施，人工修正过程既耗时又费力。面对高反光窄焊缝等复杂焊接场景时，噪声大且稳定性差，难以准确修正机器人的焊接轨迹从而影响焊接质量。因此，提出一种基于非刚性配准的面向高反光窄焊缝的协作机器人焊接轨迹修正方法。首先，提出了基于动态ROI预测的寻位方法，在人工引导的协作方式下通过线激光传感器获取实际工件的部分焊缝位置点；接着，提出一种优化后的WTo-CPD非刚性配准算法，密集的离线编程轨迹点集以稀疏的实际焊缝点为目标修正为新的密集轨迹点集。最后，试验验证了该方法在协作机器人焊接轨迹修正方面的有效性，在焊件存在0.3 mm内的随机误差下，该修正算法相比于Nonrigid-CPD算法、Bayesian-CPD算法收敛速度分别平均提高了27.16%与40.50%，并保证了平均误差控制在0.02 mm，最大误差小于0.21 mm，有效保证了焊接质量。

来源：2025年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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