五自由度打磨噴膠機(jī)器人的研制與工作軌跡計(jì)算研究.pdf

1、目前機(jī)器人技術(shù)正越來(lái)越多地被應(yīng)用于制鞋行業(yè)中，鞋底打磨和噴膠作為制鞋工藝中的兩大關(guān)鍵工序，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化操作能夠大大地提高生產(chǎn)效率及其產(chǎn)品質(zhì)量，并能改善員工的工作環(huán)境。
　　 本文在研究鞋底打磨和噴膠工藝的基礎(chǔ)上，研制出具有五自由度的鞋底打磨噴膠機(jī)器人，并利用線結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)測(cè)量技術(shù)獲得鞋底信息，由此計(jì)算出鞋底打磨噴膠工作軌跡，進(jìn)而通過(guò)程序編程實(shí)現(xiàn)了鞋底打磨噴膠自動(dòng)操作。論文的主要工作和研究成果如下：
　　 1、采用串聯(lián)分

2、體式的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)并研制出物理樣機(jī)。根據(jù)加工工藝所需自由度及工作空間的要求，五自由度打磨噴膠機(jī)器人主要由具有三個(gè)移動(dòng)自由度的工件位置控制平臺(tái)和具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的工具頭姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)構(gòu)成。打磨和噴膠可通過(guò)更換工具頭機(jī)構(gòu)得以方便地實(shí)現(xiàn)。
　　 2、利用坐標(biāo)變換法建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。結(jié)合機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，構(gòu)建了各構(gòu)件坐標(biāo)系統(tǒng)，推導(dǎo)出機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真分析驗(yàn)證了其正確性，為運(yùn)動(dòng)控制編程奠定基礎(chǔ)。
　　 3、研制出鞋

3、底曲面信息的在線測(cè)量裝置。在分析線結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)測(cè)量技術(shù)的原理、方法及測(cè)量模型的基礎(chǔ)上，搭建鞋底掃描實(shí)驗(yàn)裝置，并設(shè)計(jì)具有一定寬度的標(biāo)準(zhǔn)平面網(wǎng)格作為攝像機(jī)標(biāo)定的靶標(biāo)。應(yīng)用基于徑向排列約束的兩步法對(duì)攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，且經(jīng)計(jì)算得到標(biāo)定誤差小于0.4個(gè)像素，能滿足實(shí)際測(cè)量的需要。
　　 4、計(jì)算出打磨噴膠的工作軌跡。通過(guò)改變光源位置，線激光連續(xù)掃描鞋底面，采集激光光條圖像，計(jì)算光條中心，并將其轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。在得到

4、鞋底面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，擬合成三維掃描線，進(jìn)而計(jì)算出鞋底面的輪廓曲線，最后通過(guò)近似計(jì)算鞋底面輪廓曲線在鞋底面的一定的偏置曲線得到打磨噴膠工作軌跡。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，計(jì)算得到的軌跡誤差小于1mm，能滿足打磨和噴膠的工藝要求。
　　 5、實(shí)驗(yàn)分析與驗(yàn)證。從計(jì)算所得打磨噴膠工作軌跡中提取出目標(biāo)操作點(diǎn)，并計(jì)算操作點(diǎn)的方向，從而得到滿足機(jī)器人控制所需的目標(biāo)操作點(diǎn)數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到打磨噴膠機(jī)器人世界坐標(biāo)系下，計(jì)算出各關(guān)節(jié)變量，編寫運(yùn)動(dòng)控制程序，實(shí)