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行业动态

机器人自动喷涂阀门等曲面工件的运动轨迹

日期:2018-12-11
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碳素钢、合金钢阀门外表面处理一般采用机器人喷涂,需要两涂两烤,底漆面漆涂层要求均匀,连续平整、统一色泽、不起泡、无小孔、无刮痕。为对特定阀门工件的外表自由曲面进行精确喷涂,提出以阀门外形尺寸和机器人本体结构为约束条件,对喷涂机器人的工作空间进行了合理优化。


喷涂机器人将阀门喷漆工人从恶劣的喷涂环境中解放了出来,相比于传统人工喷涂,机器人喷涂涂料利用率高,自动化程度高,喷涂效率也高。喷涂机器人具有较强的柔性,当用于多种、小批量喷涂任务。采用轨迹在线方式实现了全空间位姿控制,轨迹自由度、再现性都很高,工件涂层均匀、喷涂质量好等,从而得到广泛的工业应用。


为对特定阀门工件的外表自由曲面进行精确喷涂,提出以阀门外形尺寸和机器人本体结构为约束条件,对喷涂机器人的工作空间进行了合理优化。利用MATLAB对多变量有约束非线性函数优化求解,得到了机器人主连杆杆长以及相应的关节转角范围;对阀门进行了参数描述,并建立喷涂轨迹路径数学模型;通过基于ADAMS的虚拟样机建模、运动仿真和MATLAB数值求解的相互协同和相互验证,得到了合理的关节角逆解。通过优化后的逆解进行仿真喷涂验证了轨迹规划和优化求解方法的合理性。

阀门喷涂机器人

由于机器人关节运动的强耦合性,使得其运动轨迹的控制极其复杂,而运动轨迹的精度也是多因素耦合的结果。影响精度的因素包括机器人零部件的加工制造误差,机器人的安装误差,传动机构的误差,机器人连杆和关节的柔性以及机器人工作环境等。因此研究喷涂机器人再多因素综合作用下的位姿精度问题也是现阶段实际研究过程中必须要解决的难题。另外,喷涂机器人的全局性能指标分析和机器人协同作业也是现阶段研究的热点。


喷涂机器人在面对阀门等异形的类似复杂曲面或狭窄空间时,要求机器人手臂运动空间大、姿态和轨迹复杂灵活,因而喷涂机器人得采用六轴的自由度手腕。影响机器人工作空间的实际形状和小大主要是大臂和小臂的参数决定。腰部参数只影响机器人工作位置的高低,机器人手腕结构尺寸较小,结构参数的变动范围有限,因此串联机器人工作空间是由大臂和小臂的长度以及关节角的转动范围来确定。



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