基于ROS的六轴机械臂3D打印运动规划方法

针对六轴机械臂3D打印的关节运动规划问题,基于ROS搭建六轴机械臂3D打印仿真平台。采用KDL正逆运动学求解器及OMPL轨迹规划器对关节运动进行规划。针对末端执行器打印头运动与挤出机运动的不同步问题,通过速度正运动学获得机械臂末端执行器打印头的线速度;根据打印头的挤出工艺参数,建立挤出机的挤料速度与打印头移动速度之间的关系,进行挤出运动规划。结果表明：利用所提方法可实现六轴机械臂在3D打印平台上的集成;打印零件时出丝量较为均匀,避免了因挤料与打印头运动速度不匹配导致的材料堆积或缺失现象,验证了该方法的可行性。     

多轴机械臂3D打印的运动-挤料协同控制方法

多轴机械臂3D打印能够拓展传统熔融沉积式三轴打印的空间自由度实现无支撑一体成型.但由于机械臂多关节运动与3D打印多参量的分离控制所导致的运动-挤料不同步,大大影响打印质量.针对多轴机械臂3D打印末端运动与挤料的协同性问题,提出基于EtherCAT的协同控制方法.以EtherCAT实时工业以太网构建控制系统框架,满足多关节运动与多工艺执行机构的控制需求;基于此,提出量化的"运动-挤料"速度匹配关系与通讯反馈机制,确保运动与挤料的协同控制.通过对帧周期的检测、标准路径与无支撑模型的打印测试,结果表明,主从通讯周期可达500us,数据帧遍历各从站延时为25±10 us,能够满足机械臂3D打印控制精度要求,保证运动-挤料的协同控制.     

基于体素的机械臂连续碳纤维3D打印路径规划

碳纤维长纤3D打印对路径的连续性和复杂构型的无支撑成型均提出了需求。传统三轴熔融沉积3D打印采用平面切片和基于轮廓的路径规划方法，由于成型方向的单一性，悬空结构无法避免支撑的产生；由于采用基于轮廓的路径规划，缺少内部几何信息，无法扩展到曲面空间。针对以上问题，提出了基于机械臂的连续碳纤维3D打印曲面切片和曲面连续路径规划方法。通过三维模型的体素化处理，保证空间信息的完整性；在无支撑无碰撞约束下，分解成系列体素曲面层，保证无支撑成型；采用Fast Marching网格测地线算法，形成曲面空间的连续等距螺旋偏置路径，并对路径进行平滑优化，保证路径的连续性；最后生成用于机械臂3D打印的Gcode路径文件。通过多种三维模型路径规划仿真对比和打印实验，证明了该方法的可行性，实现了曲面分层的无支撑连续路径规划。