本文關(guān)鍵詞：噴涂機(jī)器人傾角噴涂模型建立與軌跡優(yōu)化研究

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【摘要】：針對(duì)犄角特征曲面工件的表面噴涂均勻度問(wèn)題,對(duì)犄角工件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,生成犄角特征曲面軌跡,研究?jī)A角高斯和模型和傾角β分布模型的擬合精度,根據(jù)傾角高斯和模型,模擬直接過(guò)渡和間接過(guò)渡的內(nèi)外犄角曲面的噴涂,最后根據(jù)現(xiàn)有的噴涂機(jī)器人對(duì)水平和垂直兩種軌跡規(guī)劃方式進(jìn)行優(yōu)化。論文主要工作內(nèi)容如下：介紹大曲率工件的曲面拓?fù)浞制?guī)劃以及噴槍軌跡,根據(jù)兩個(gè)面片形成的夾角,判定是否形成犄角特征,針對(duì)犄角特征曲面進(jìn)行拓?fù)浞制蛙壽E規(guī)劃。根據(jù)現(xiàn)有的模型推導(dǎo)出基于傾角的噴槍模型,根據(jù)靜態(tài)噴涂的實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合高斯和模型和β分布模型,通過(guò)對(duì)比兩種模型的擬合精度,得出高斯和模型擬合精度明顯好于β分布模型的結(jié)論。針對(duì)不同的噴涂?jī)A角,建立高斯和模型中擬合參數(shù)隨傾角變化的規(guī)律,從而最終建立能夠精確反映不同傾角下的噴涂模型。將犄角特征曲面噴涂分片后的兩相鄰面片組合分為外犄角和內(nèi)犄角,對(duì)內(nèi)、外犄角噴涂噴槍軌跡進(jìn)行優(yōu)化分析,分別建立兩種情況時(shí)的軌跡優(yōu)化函數(shù),并進(jìn)行求解。結(jié)果表明,對(duì)于外犄角噴涂,根據(jù)噴涂對(duì)象對(duì)精度的高低要求依次可以采用間接過(guò)渡和直接過(guò)渡兩種方式：對(duì)于內(nèi)犄角噴涂采用直接過(guò)渡的噴涂方式,可以滿足大部分的內(nèi)犄角工件的噴涂要求。根據(jù)現(xiàn)有平臺(tái)的ZF1500-15G型機(jī)械手,分析了其正解和逆解,并根據(jù)上述的軌跡規(guī)劃結(jié)果,分別分析在傾角噴涂時(shí)垂直和水平兩種方式的機(jī)器人動(dòng)力學(xué)對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)力矩的影響。確定在機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的力矩最小時(shí)的軌跡規(guī)劃方式。對(duì)建立的傾角高斯和模型進(jìn)行了不同傾角的噴涂實(shí)驗(yàn)擬合和不同方式的軌跡優(yōu)化的仿真,仿真結(jié)果表明,基于傾角高斯和模型的軌跡規(guī)劃方法具有良好效果。
【關(guān)鍵詞】：噴涂機(jī)器人 高斯和模型 傾角噴涂 軌跡優(yōu)化 動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1 緒論17-23
• 1.1 課題的研究背景和研究意義17-19
• 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)、水平及存在問(wèn)題19-20
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀19
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.3 存在的主要問(wèn)題20
• 1.3 課題來(lái)源20
• 1.4 本文研究的目標(biāo)和主要工作20-23
• 1.4.1 本課題的主要內(nèi)容21
• 1.4.2 擬解決的技術(shù)問(wèn)題21
• 1.4.3 理論和應(yīng)用方面意義21-23
• 2 復(fù)雜自由曲面犄角特征提取及噴涂軌跡生成23-31
• 2.1 引言23-24
• 2.2 曲面拓?fù)鋰娡糠制?guī)劃方法24-27
• 2.2.1 曲面CAD模型的三角網(wǎng)格化24-25
• 2.2.2 基于幾何拓?fù)湓淼娜蔷W(wǎng)格連片25-26
• 2.2.3 每個(gè)面片上噴槍軌跡的生成26-27
• 2.3 曲面犄角特征提取及其噴涂軌跡生成27-31
• 2.3.1 犄角特征曲面的提取27-28
• 2.3.2 犄角特征曲面噴涂軌跡生成28-31
• 3 變傾角噴涂模型理論建模方法的研究31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 影響噴涂效果因素分析31-33
• 3.2.1 工作型面和噴槍運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)學(xué)模型31-32
• 3.2.2 噴涂特點(diǎn)及噴涂設(shè)備的影響32
• 3.2.3 涂料空間分布影響32-33
• 3.3 相關(guān)數(shù)學(xué)模型的建立33-35
• 3.4 傾角噴涂模型的建立35-37
• 3.4.1 靜態(tài)傾角噴涂的涂層生長(zhǎng)率建模35-37
• 3.5 涂層生長(zhǎng)模型的擬合方法37-38
• 3.5.1 最小二乘法擬合37-38
• 3.6 實(shí)驗(yàn)38-43
• 3.7 總結(jié)43-45
• 4 變傾角噴涂軌跡優(yōu)化45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 最優(yōu)化問(wèn)題的迭代解法45-47
• 4.2.1 函數(shù)逼近與曲線擬合46-47
• 4.2.2 數(shù)的最佳平方逼近47
• 4.3 外犄角噴涂噴槍軌跡優(yōu)化47-55
• 4.3.1 外犄角直接過(guò)渡方式噴槍軌跡優(yōu)化47-50
• 4.3.2 仿真實(shí)例50-55
• 4.4 內(nèi)犄角噴涂噴槍軌跡優(yōu)化55-59
• 4.5 總結(jié)59-61
• 5 噴涂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與分析61-79
• 5.1 引言61
• 5.2 噴涂機(jī)器人D-H模型建立方法61-62
• 5.3 噴涂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的表示62-65
• 5.3.1 廣義連桿62-63
• 5.3.2 坐標(biāo)系的建立63
• 5.3.3 廣義變換矩陣63-64
• 5.3.4 ZF1500-15G機(jī)器人連桿間的坐標(biāo)變換64-65
• 5.4 噴涂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模65-71
• 5.4.1 噴涂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解65-67
• 5.4.2 噴涂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解67-71
• 5.5 考慮動(dòng)力學(xué)因數(shù)的優(yōu)化71-75
• 5.5.1 機(jī)器人的MATLAB仿真72-74
• 5.5.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真74-75
• 5.6 優(yōu)化實(shí)例75-77
• 5.7 本章小節(jié)77-79
• 6 結(jié)論與展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-87
• 作者簡(jiǎn)介及攻讀研究生期間主要科xO成果87

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