一種混聯(lián)機(jī)翼噴涂機(jī)器人軌跡規(guī)劃與控制系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、飛機(jī)制造過程中，零部件的表面噴涂是非常重要的環(huán)節(jié)，涂層質(zhì)量和噴涂效率是制造商們專注研究的問題。目前，國外先進(jìn)航空制造業(yè)已經(jīng)開始利用噴涂機(jī)器人來完成噴涂作業(yè)，這既避免了噴涂環(huán)境對(duì)于人體的傷害，又極大地提高了噴涂質(zhì)量和效率。然而國內(nèi)飛機(jī)制造廠商依然采用傳統(tǒng)手工噴涂的方式，近幾年，隨著機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，利用噴涂機(jī)器人代替人工手動(dòng)噴涂已經(jīng)成為國內(nèi)航空制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。本文以一款自主研發(fā)的混聯(lián)機(jī)翼噴涂機(jī)器人為研究對(duì)象，以國產(chǎn)大飛機(jī)C919水平

2、尾翼為噴涂對(duì)象，對(duì)機(jī)器人噴涂的關(guān)鍵技術(shù)——軌跡規(guī)劃和控制系統(tǒng)開發(fā)展開了研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，分析了旋杯式靜電噴涂的工作原理，基于有限范圍分布模型下的??分布建立了靜電旋杯噴涂沉積厚度模型，根據(jù)厚度模型對(duì)噴涂過程中影響涂層質(zhì)量的工藝參數(shù)進(jìn)行了仿真分析，最終確定了適合機(jī)翼噴涂的各項(xiàng)參數(shù)取值。
　　其次，針對(duì)機(jī)器人離線編程技術(shù)展開研究。將噴涂軌跡規(guī)劃研究和成熟的數(shù)控加工編程技術(shù)結(jié)合起來，提出了基于CAD/CAM技術(shù)的

3、軌跡規(guī)劃方式；同時(shí)針對(duì)工件模型的特殊文件格式，在VS2010平臺(tái)下，以C++為開發(fā)語言，自主開發(fā)了基于工件STL模型的軌跡規(guī)劃軟件；經(jīng)過仿真分析，通過兩種不同方式制定的噴涂軌跡都光滑連續(xù)，覆蓋了整個(gè)機(jī)翼表面，驗(yàn)證了兩種軌跡規(guī)劃方式的可行性，同時(shí)也說明自主研發(fā)的軌跡規(guī)劃軟件可以滿足機(jī)翼噴涂的需要。
　　然后，分析了機(jī)器人后置處理的原理與任務(wù)，對(duì)噴涂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)展開研究，將噴涂機(jī)器人中的混聯(lián)部分等效成串聯(lián)機(jī)構(gòu)，基于D-H法建立了混聯(lián)機(jī)

4、翼噴涂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解模型，以此為基礎(chǔ)開發(fā)了后置處理軟件；對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真分析，將后置代碼作為機(jī)器人模型各軸的驅(qū)動(dòng)輸入值，得到了機(jī)器人末端位姿信息，通過和噴涂軌跡點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了后置處理系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
　　最后，制定了“工控機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制器+信號(hào)放大器”的運(yùn)動(dòng)控制方案，設(shè)計(jì)輸調(diào)漆系統(tǒng)和安全保障系統(tǒng)方案，并開發(fā)了運(yùn)動(dòng)控制軟件和系統(tǒng)監(jiān)控軟件；完成了系統(tǒng)伺服參數(shù)整定工作，聯(lián)動(dòng)測試系統(tǒng)響應(yīng)性能，分析響應(yīng)曲線，驗(yàn)證了控制系統(tǒng)良好的