噴涂機器人離線軌跡規(guī)劃系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、傳統(tǒng)的噴涂機器人主要采用“示教-再現(xiàn)”的工作方式，這種方式存在諸多缺陷，例如噴涂效果依賴于示教人員的經(jīng)驗、需要長時間停產(chǎn)示教、有毒示教環(huán)境損害示教人員健康等等，嚴(yán)重制約著噴涂制造業(yè)生產(chǎn)效率的進一步提高。為克服上述噴涂機器人應(yīng)用中的瓶頸問題，本文以國家重大科技專項項目《15kg噴涂機器人成套裝備》(2010ZX04008-041)為依托，針對面向復(fù)雜空間曲面的噴涂機器人離線軌跡規(guī)劃問題展開了系統(tǒng)深入的研究，并開發(fā)了相應(yīng)的離線軌跡規(guī)劃仿真軟

2、件，以提高噴涂機器人的作業(yè)效率和噴涂效果。
　　針對噴涂過程建模問題，通過深入研究噴槍的噴涂過程，詳細(xì)分析了影響涂層累積分布的相關(guān)因素，由此確立了噴涂建模中的五個合理性假設(shè)。在此基礎(chǔ)上引入了一種基于高斯和描述的涂層厚度累積模型以統(tǒng)一處理不同的涂層累積分布狀況，從而有效地解決了涂層中心凹陷、不對稱等情況的噴涂建模問題。
　　針對復(fù)雜自由曲面的噴涂問題，本文采用了基于“分而治之”思想的分層軌跡規(guī)劃方法，分別針對工件的幾何特征和拓

3、撲結(jié)構(gòu)，應(yīng)用改進的雙背離角分片算法和投影分片算法，將復(fù)雜曲面分割成若干簡單子曲面以簡化問題的求解，有效地解決了曲率多變、包含孔洞等復(fù)雜曲面的優(yōu)化噴涂問題，提高了整體算法的適應(yīng)性。
　　在分層軌跡規(guī)劃方法的指導(dǎo)下，通過對分割后的噴涂曲面幾何特征的分析，提出了最長邊參考軌跡規(guī)劃方法，結(jié)合對行程間距和噴涂速度的多目標(biāo)優(yōu)化建模，有效地解決了單個曲面的優(yōu)化軌跡生成問題。在此基礎(chǔ)上，本文還進一步引入了基于可變行程和可變速度的動態(tài)軌跡規(guī)劃方法以