【摘要】：在工業(yè)生產(chǎn)中,噴涂作業(yè)是一個重要的加工過程,噴涂機器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于噴涂行業(yè),但對于復(fù)雜工件的內(nèi)表面噴涂任務(wù)還依賴人工完成。本文的主要內(nèi)容是對多腔室多障礙的大型構(gòu)件內(nèi)壁進行噴涂,由此設(shè)計一種新型噴涂機器人,并按照腔壁內(nèi)表面噴涂作業(yè)的要求設(shè)計控制算法。首先,根據(jù)多腔室多障礙大型構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點,按功能將機器人結(jié)構(gòu)劃分為工作定位裝置、工作執(zhí)行裝置和輔助支撐裝置,分別進行設(shè)計;然后基于D-H參數(shù)法,建立九自由度機器人的數(shù)學(xué)模型,并進行正解的求取。考慮到九自由度機器人的反解過于復(fù)雜,結(jié)合此類工件的特點,提出一種冗余機器人計算反解的新方法,根據(jù)噴涂不同方位的腔壁對前三個關(guān)節(jié)進行角度預(yù)設(shè),保證噴涂目標(biāo)平面處于工作執(zhí)行裝置的靈活工作空間;根據(jù)關(guān)節(jié)7工作空間的特性采用正向求解和逆向求解得到關(guān)節(jié)7的位置坐標(biāo),并反推關(guān)節(jié)6的位姿,進而求解其它關(guān)節(jié)角度值完成反解。此求解方法得到的反解能夠保證機器人在對同一壁面噴涂時具有相似的構(gòu)型姿態(tài),解決反解過多、求解難度大、篩選困難的問題,極大地提高反解的求解速度。位置插補采用空間直線插補和空間圓弧插補相結(jié)合的路徑規(guī)劃方法;路徑規(guī)劃層面基于齊次變換和四元數(shù)理論,采用矩陣描述位置,采用單位四元數(shù)進行姿態(tài)描述并用球面插補曲線對姿態(tài)進行插補,完成機器人末端執(zhí)行器位姿的表達工作。在速度控制層面上,采用標(biāo)準(zhǔn)S型速度曲線并對其進行改良。速度的平穩(wěn)性和加速性能是評價速度控制曲線的重要指標(biāo),本文先對常見的速度控制模型進行研究,在上述指標(biāo)上,標(biāo)準(zhǔn)S型速度曲線有著突出的優(yōu)勢。針對標(biāo)準(zhǔn)S型速度曲線適應(yīng)性低的局限性,對非正常情況進行預(yù)處理。針對按照給定速度和按照指定運行時間兩種情況設(shè)計自適應(yīng)S型速度曲線算法,既保留標(biāo)準(zhǔn)S型速度曲線良好的性能又提高了兼容性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242

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本文編號：2656332