复杂管道喷涂系统研制

加工工件为S形变截面复杂管道,管道截面尺寸小.手工喷涂该复杂管道内表面存在喷涂质量差、作业效率低和危害工人健康等缺点,因此研制专用机器人喷涂系统具有重要意义.分析了复杂管道的特点和喷涂要求,喷涂工艺采用压送式空气喷涂,并设计了喷涂系统,利用长胶管可抑制压力波动的特点简化了系统,测试表明系统达到了设计要求.     

空间内表面喷涂的9轴机器人系统轨迹规划方法

针对复杂空间内表面的喷涂作业问题,提出了一种适用于9轴机器人系统的喷枪轨迹规划方法。为实现工件内表面的自动化喷涂作业,在6轴工业机器人基础上引入3轴转台形成9轴机器人喷涂系统。为解决在该系统下如何生成3轴转台与机器人联动的喷枪轨迹这一难点问题,基于机器人离线编程软件进行了二次开发;并以涂层厚度方差最小为目标,给出了确定喷枪轨迹间距这一影响喷涂效果关键参数的方法。将上述轨迹规划方法应用于尾筒型工件,针对工件内表面的几何特征对喷涂高度和喷枪速率进行了优化。仿真结果表明工件内表面涂层厚度和均匀度均能满足要求,说明所提出的喷枪轨迹规划和优化方法是合理的。     

基于Pro/E的管道喷涂机器人运动仿真分析

利用ProE／Mechanism的运动仿真功能,模拟实现了冗余多自由度管道喷涂机器人手臂在S型管道内的运动特性。模拟仿真过程中通过输入由机器人逆运动学计算所得的手臂关节关键点的相对坐标,实现了机器人手臂按照规划路径运动的设计要求,从而检验出手臂是否与管道碰撞,为喷涂路径的优化提供了重要参考,最终实现了对机器入喷涂效果的最优化控制。     

基于改进OMP算法的喷涂机器人轨迹规划研究

为实现CAD模型未知情况下的喷涂机器人自动轨迹规划,提出了一种基于工件三维点云直接生成喷涂轨迹的方法,并使用改进的正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法进行轨迹优化.首先,将理想涂层厚度函数视作原始信号,通过引入信赖域反射算法解决了投影系数的约束问题,应用OMP算法进行涂层厚度重建,并求出每条喷涂轨迹的位置和喷枪速率.然后,对预处理后的点云模型应用轨迹生成算法得到工件表面的喷涂轨迹,通过坐标变换和姿态解算生成机器人喷涂轨迹.最后,对扫描获取的待喷涂曲面使用上述方法进行仿真.仿真结果显示,重建涂层厚度误差为4.28％,满足均匀性要求,喷涂时间显著缩短,表明所提出的轨迹规划和优化方法是可行的.     

基于几何法的管道焊缝扫查七关节机器人逆运动学分析

设计了一种在线夹持式的相贯线扫查冗余机器人,可用于核工业插接管道焊缝的超声探伤。对该机器人进行了运动学分析,通过几何法和D-H矩阵变换求解了机器人关节空间内的逆运动学问题,得到了任务空间中基于管道扫查特征参数的关节变量表达式,为相贯线扫描路径参数的在线优化提供了设计途径。分析结果和方法可普遍适用于插接管道在线作业机器人的轨迹规划。     

面向飞机蒙皮的机器人喷涂轨迹规划

针对飞机蒙皮在线示教编程效率低、轨迹精度差及适用范围有限等问题,基于双目视觉三维扫描及CAD/CAM领域的加工模拟功能,提出一种根据三维模型的加工轨迹生成工业机器人喷涂轨迹的离线编程方法,为解决模型未知的复杂自由曲面喷涂问题提供了新思路。通过三维扫描获取飞机蒙皮表面点云并处理得到其三维模型,结合喷漆工艺,在Unigraphics加工模块中对三维模型加工轨迹进行参数化编程,提取轨迹点并调整喷枪姿态生成机器人喷涂路径;以飞机蒙皮为例进行喷涂仿真。结果表明:该离线编程方法的编程效率、轨迹精度明显优于在线示教编程;该编程方法对其他自由曲面同样具有适用性。     

机器人喷涂轨迹计算与仿真

工业机器人因其灵活性、可编程以及低成本而在自动化喷涂应用中前景广阔。采用离线编程技术规划喷涂轨迹可以大大提高工件的喷涂效率,实现自动化喷涂作业。在分析了复杂曲面的喷涂轨迹规划涉及到的算法问题后,提出了一种基于球坐标的涂料沉积模型和最小厚度约束的轨迹生成方法。首先,建立在球坐标系中描述的涂料沉积模型;其次,给出待喷涂曲面上一点处的喷涂累积厚度计算方法;然后,针对最小厚度约束,提出了喷涂轨迹规划算法;最后,利用机器人离线仿真平台对喷涂轨迹进行了验证,并对喷涂区域的累积厚度进行仿真。结果表明可以得到满足喷涂厚度要求的曲面喷涂轨迹。     

基于多因素模型和多尺度遗传算法的复杂曲面喷涂轨迹综合优化

针对复杂曲面喷涂轨迹的量化评价指标不够完善,提出基于多因素模型和多尺度遗传算法的复杂曲面喷涂轨迹综合优化方法。首先,结合喷涂质量和机器人运动性能要求,综合分析机器人喷涂轨迹影响因素,构建喷涂轨迹多因素模型。其次,利用层次分析法,确定模型因素权重。然后,采用多尺度、动态进化策略改进遗传算法,定义多尺度遗传算法。最后,将多尺度遗传算法应用于复杂曲面喷涂轨迹综合优化。实例研究表明,喷涂轨迹的综合评价指标得到显著提升,能有效解决复杂曲面喷涂轨迹离线规划难题。     

飞机表面清洗机器人运动学建模和三维仿真研究

利用DH方法建立了飞机表面清洗机器人工作装置的运动学模型,以VisualC 为设计语言,利用OpenGL对机器人自动轨迹规划进行了的三维仿真。实现了机器人对线、面区域的自动规划的目标,并可以通过手控和自动控制实现对机器人进行控制。     

考虑振动抑制的多冗余度特种操作机器人轨迹优化方法

为了实现复杂曲管内曲面的自动化喷涂作业,设计多自由度的冗余度特种操作机器人。而多冗余度机器人系统刚度低,使得机器人在喷涂作业过程中出现振动,末端轨迹跟踪误差加大,降低了涂层质量。为此,通过分析冗余度机器人带有弹性变形影响的动力学方程,提出一种利用冗余自由度对机器人关节空间作业轨迹进行优化的新方法,实现了机器人在作业过程中的振动抑制,并且满足复杂三维工作空间约束。在试验中应用此方法,机器人在运动过程中既满足复杂的工作约束,同时减少了末端的振动,实现了振动抑制,证明了该优化方法的有效性。     

喷漆机器人与前后桥生产线间的协调轨迹规划

本文以前后桥生产线上的一台五自由度喷漆机器人为例,研究其与生产线之间的协调轨迹规划问题。首先,用D-H规则讨论机器人的运动学,并给出机器人运动学逆问题的求解。进而重点介绍机器人与生产线间的协调轨迹规划方法。最后,用仿真及试验结果,证明此方法是合理的和切实可行的。     

喷涂机器人连续直线轨迹规划的研究

采用圆弧过渡与抛物线拟合相结合的优化算法对喷涂机器人连续直线轨迹规划进行研究.为了使喷涂机器人操作臂的运动连续平滑,生成一条位置和速度都连续的平滑运动轨迹,利用该优化算法使直线之间的联接连续平滑,然后对该优化算法的仿真结果进行分析,能得到很好的仿真结果,满足工业要求.     

六自由度喷涂机器人位姿误差分析

以所研制的喷涂机器人为研究对象,利用摄动法分析了机器人位姿误差。得出了喷涂机器人末端位姿的精确解。分析并比较不同结构参数对机器人末端位姿误差的影响。为喷涂机器人零部件的精度分配提供了理论依据。     

基于UML建模的喷涂机器人控制系统的设计

为了提高喷涂机器人控制系统的可靠性和可维护性，提出了一种针对喷涂机器人控制系统的分析与建模方法。建模过程分为三个步骤：首先应用UML用例图，对啧涂机器人控制系统进行描述；然后应用UML类图建立喷涂机器人控制系统各部分的静态模型；最后通过分析系统工作流程，得出喷涂机器人控制系统的动态模型，在喷涂机器人控制系统软件开发过程中验证了该建模方法的可行性。     

缆索垂曲对缆索涂装机器人轴向尺寸的影响分析

介绍了缆索涂装机器人的机构特点,建立了机器人在缆索上移动的简化模型,提出了机器人对缆索垂曲的适应系数和临界适应系数的概念,这将对缆索机器人轴向尺寸的确定起指导作用。     

一种经济型喷漆机器人设计与运动学分析

设计一种经济型喷漆机器人,适用于对体积不大的家用电器、家具和小型机械设备零/部件等的喷漆作业.建立该喷漆机器人的数学模型和连杆坐标系统,求出机器人的运动学正解.针对机器人位置结构和姿态结构的特点,提出一种简单的、利用末端执行器位置矢量和姿态转换矩阵建立的逆运动学算法,并验证该算法的有效性.     

喷漆机器人空气喷枪的新模型

针对实际生产中喷漆机器人空气喷枪喷雾的形状及其附着在平面工件表面形成椭圆形喷漆区域的情况,进行喷枪静止的喷涂试验,得到漆膜厚度测量数据。采用BP神经网络方法进行漆膜表面函数拟合,通过比较拟合后的x、y方向的不同断面上的漆膜分布曲线,提出一种新的椭圆形区域的漆膜厚度分布函数——椭圆双b 分布模型,采用遗传算法及最小二乘法对椭圆双b 分布模型进行数学拟合,求得其参数。以此模型对一个喷枪行程进行仿真,并与实际的单行程喷漆试验结果进行比较,验证了所建模型的正确性。给出该模型用于一般曲面喷涂时工件表面上任意点的漆膜厚度计算公式,以及喷漆机器人为了保持喷枪姿态需要的喷涂运动方程,为喷漆机器人采用离线编程技术提供一个更为实用的空气喷枪模型。     

基于蒙特卡洛法的喷涂机器人工作空间分析及仿真

根据喷涂机器人工作情况,在求解多关节喷涂机器人的工作空间时,比较当前各种机器人工作空间求解方法,提出采用蒙特卡洛法分析其工作空间并通过机器人正向运动学方程求解得到机器人末端点的集合,从而有效地得到六自由度喷涂机器人的可达工作空间,取得了良好的效果.     

基于机器人技术的卷板喷标系统设计

针对卷板生产过程中产品标识存在错误率较高的问题,在对目前多数卷板生产企业实际工况及采用的标识方法进行分析的基础上,研究开发了一套基于机器人技术的自动卷板喷标系统。根据现场要求,提出了机器人卷板喷标系统的总体方案,对喷标系统硬件及软件进行了设计,对机器人选型、信息交互以及字符的形成过程等关键问题进行了分析。研究结果表明,基于机器人技术的自动卷板喷标系统既能提高卷板产品标识的准确性及质量追溯的成功率,又能降低劳动强度,同时提高标识规范性,为后期的仓储及管理自动化提供技术保障,有较大的推广应用价值。