喷涂机器人油漆沉积率优化建模与仿真

根据气动蠕动式缆索维护机器人的运动特点,设计一种曲柄摇杆式喷涂机构。为减小喷涂机构摆动过程的阻力,喷涂机构的定位方式采用了类似推力球轴承的结构。为保证缆索喷涂质量,提出了实现缆索连续自动喷涂的条件。经室内试验表明,该机构在不同工况下具有良好的稳定性能,为缆索喷涂机器人应用于缆索自动涂装奠定了基础。

作图步骤： 1、双击桌面robotstudio5.15图标，如下图所示。 点击左侧选项栏，选择授权。 然后选择激活向导，选择如下： 2、点击创建文件，出现如下界面。 3、选择机器人模型，点击abb模型库，出现如下界面，选择irb2600.把承重能力改为20kg. 4、然后点击导入模型库，下拖选择mytool后，然后把左侧边mytool工具拖到 irb2600-20-165-01，机器人上自动安装了喷头工具。 5、然后点击机器人系统菜单，选择从布局创建系统。 在此项目中，可以在名称处修改系统的名称，尤其在系统多的情况下。在主菜单中，一定要 修改工具，把原始的tool10改为mytool。或者，在放入机器人时，即完成此项设置，可以 不需要修改此项。 一直选择下一个，即可成功。 成功后，屏幕右下角变为绿色。 5、选择建模，在菜单中选择固体，再选择矩形体。

根据实验数据确定平面上的涂层累积速率二次函数后,建立了自由曲面上的漆膜厚度数学模型。在此基础上生成喷漆机器人喷枪空间路径,得出喷枪轨迹优化设计是带约束条件的多目标优化问题,并选取时间最小和漆膜厚度方差最小作为目标函数,应用带权无穷范数理想点法进行求解。最后通过计算机仿真的结果,论证了数学模型和优化算法的可行性。

设计了一种新型的经济型喷漆机器人,重点介绍了喷漆机器人的总体方案设计,并运用inventor对直接影响整个机器人的工作性能的大臂进行了强度校核。仿真结果表明:应力的总体分布规律是从大臂前端向大臂后端逐渐增大,大臂与机器人腰部相连的回转关节处应力最大,其值为14.57mpa,小于材料的抗拉强度,最大变形量为6.312×105μm,满足刚度要求。

介绍了基于单向运动机构的伸缩式管道机器人工作原理,对管道机器人整机系统进行合理简化,得到等效系统模型。根据等效模型,分析直流伺服电机、滚珠丝杠,以及单向运动机构的动力学行为。为了研究系统的输入电压信号和输出的运动速度之间的关系,建立了机器人系统的完整框图模型。利用matlab对机器人系统进行仿真,分析不同输入信号下系统的响应特性,为管道机器人的机构设计和控制器设计提供理论依据。

针对高层建筑清洁的实际需要,采用solidworks和adams软件相结合的方法,利用solidworks构建了一种六足高层建筑清洁机器人的模型,通过adams内部的仿真分析功能对模型进行仿真分析,获得该机器人的运动学特性与数据,验证机构设计的合理性。同时,在对机器人机构进行分析、推导、计算时,采用adams对机构进行分析解算,实现了机器人运动的可视化,可直观的了解了机器人清洁的工作过程,为其样机的研制提供参考依据。

传动机构是仿人按摩机器人手臂的关键部分,结合仿人按摩机器人手臂的特点采用直齿圆锥齿轮传动方式,设计了仿人按摩机器人手臂的传动机构。运用solidworks三维建模软件,结合直齿圆锥齿轮齿廓渐开线方程,完成了直齿圆锥齿轮实体造型并实现了模型的参数化。利用adams软件对建立的直齿圆锥齿轮模型进行运动学仿真分析,为齿轮的设计改进以及间隙调整提供了参考依据。实践证明,solidworks与admas相结合的方法提高了齿轮的设计效率和传动精度。

机器人喷漆系统对工件模型的精度要求不高,为了能快速提取出喷漆机器人的喷枪行进轨迹,在对工件cad模型进行网格简化的基础之上,对工件cad模型的三角网格进行网格均匀化处理,消除病态三角网格,从而获得更为规则的三角网格,为后续喷漆轨迹的提取、参数优化和漆膜厚度的计算仿真提供更有利的条件。

针对表面有凹凸结构的复杂曲面,采用匀速喷涂方法,曲面上曲率的变化造成涂层厚度差较大.根据实验数据推导出平面上的漆膜累积速率二次函数后,采用微分几何的面积放大定理推导出自由曲面上的漆膜累积速率二次函数.为提高曲面上涂层厚度的一致性,采用轨迹优化方法对表面有凹凸结构的复杂曲面的涂层厚度差进行补偿.最后通过计算机仿真验证了数学模型和优化算法的有效性和可行性.

根据实验数据推出平面上漆膜累积速率二次函数后,对大型复杂曲面进行分片,在每一片上进行喷漆机器人喷枪轨迹优化。按照两片交界处喷枪路径的位置关系,分三种情况讨论漆膜厚度的计算方法和喷枪轨迹优化问题,采用最速下降法和模式搜索法进行求解。最后通过计算机仿真验证了优化算法的可行性。

从施工现场的实际情况出发,设计一个能够作回转运动的仿形轨道和两个能在其上移动且对称布置的四自由度机器人,通过遥控操作、红外测距、图像监视等技术,使其能够在始终满足最佳喷射参数的情况下高效地进行喷涂工作。

对走钢丝机器人姿态的模糊滑模控制问题进行了研究。在静力学分析的基础上,利用拉格朗日方法建立了走钢丝机器人的动力学模型,为克服模型的强非线性和模型参数难以测量等实际难题,基于合理的假设,简化出适合于模糊滑模控制技术的系统模型,并根据所建立的模型设计了模糊滑模控制器。matlab仿真表明,所提出的控制策略有较好的跟踪效果。为了进一步验证控制策略的可行性,进行了实物样机的实验验证,实验和仿真结果基本吻合。

介绍了将标准的手持式测厚仪改造成由三维成像系统引导的除漆和涂装的机器人。三维成像系统追踪和控制机器人的动作,以进行除漆、涂装和测量漆层的厚度的作业

运用机理建模的方法,简化电容和电磁铁的工作模式,建立电磁铁式踢球机构的物理与数学模型。实验表明:该模型能够精准反映机构性能,且控制简单。

为了改进舰船修造行业除锈、喷漆工作落后的、传统的人工作业方式,设计了一种具有除锈、喷漆功能的机器人装置。该机器人采用直角坐标和柱坐标相结合的设计方法,通过主从遥控控制或自动轨迹规划控制,能够实现平面和曲面作业。详细介绍了该机器人的本体结构、驱动方式和控制系统构成,并对机器人自动工作方式的轨迹规划作了阐述。实践表明,使用该机器人代替人工作业,不仅可以减轻操作工人的劳动强度,还可提高工作效率和施工质量,具有较强的应用价值。

设计一种履带式永磁真空混合吸附的船舶壁面除锈爬壁机器人,该机器人具有负载大、本体重特点,且机器人负载质量以及重心位置随爬壁高度变化。根据机器人爬壁运动原理,建立机器人沿船舶壁面上爬和转弯的动力学模型,运用模糊优化理论对模型进行优化和仿真分析,规划机器人的安全工作范围,分析机器人在典型爬壁高度下的驱动上爬能力,讨论在理论转矩、最大转矩和额定转矩下的机器人上爬的高度与角度关系,研制试验样机进行爬壁转弯试验、定负载上爬试验和变负载上爬试验。仿真和试验结果表明,机器人动力学优化模型可靠,运动性能受永磁吸附力、真空力、射流反击力等影响很小,而受本体重力、爬壁高度和壁面倾角影响较大,所规划的机器人安全工作范围合理。

柔索并联机器人采用柔索代替连杆作为机器人的驱动元件,它结合了并联结构和柔索驱动的优点。500m口径大射电望远镜(fast)粗调系统是通过六根索长的协调变化使馈源舱作跟踪射电源的六自由度运动,其工作特点类似并联机器人,因此也被看作柔索并联机器人。基于fast5m缩比实验模型,首先进行了逆运动学分析;其次,采用拉格朗日方程建立了柔索并联机器人的逆动力学模型;最后,针对结构特点模拟作用在馈源舱上的随机风荷,设计了用模糊控制器自动调整免疫系统反馈规律的免疫pid控制器来控制馈源轨迹跟踪的风振响应。数值结果验证了该主动控制策略能够有效衰减风荷振动,从而提高了馈源轨迹跟踪精度。

针对喷涂内外犄角型曲面时的涂层均匀度和涂料浪费问题,提出一种基于倾角喷涂的轨迹优化方法.运用微分几何原理建立倾角喷涂模型,并根据喷涂时喷枪位姿由倾角至垂直的过渡方式,将问题分解为直接过渡和间接过渡2种情况进行讨论,以涂层均匀度和涂料利用率为优化目标,分别给出2种情况下的轨迹优化算法,仿真实例验证所提模型和算法的可行性及有效性.仿真结果表明,内犄角表面采用直接过渡方式喷涂能够获得较好的涂层均匀度;外犄角表面采用间接过渡方式喷涂,在保证涂层均匀度要求的同时,能够最大限度地减少涂料的浪费.

近年来，喷涂机器人在工业生产中得到了广泛应用和关注，研究其轴组混联设计与实验凸显出重要意义。该项课题的研究，将会更好地提升对喷涂机器人的喷枪轨迹优化设计的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化喷涂机器人在实际应用中的最终整体效果。

提出了一种针对喷涂均匀性的设计方案。介绍了喷涂机器人的喷头数学模型,并根据其数学模型确定了喷涂间距与喷枪到门距离的关系。对比了二次喷涂重叠与三次喷涂重叠的厚度差别,确立使用二次喷涂重叠。针对间距改变时的厚度变化情况,提出了一种后移喷枪使喷涂趋于均匀的轨迹规划方法。同时对喷涂过程中喷枪的参数作了分析与处理,使得物体表面较为简单的实现喷涂均匀。

多功能喷涂机器人光纤反馈系统使用中,光纤套管端头的连接方式存在产品设计缺陷,导致一旦qd板上的管接头出现微量溶剂泄漏,就会顺着套管端头进入光纤套管内部,造成光纤污染,直接导致光纤无法精确检测到空气轴承转速,空气轴承转速反馈值很低,机器人出现报警,无法正常使用。进行调研与分析并实施改造。

针对风洞6自由度并联支撑机器人,利用单支链d-h参数方法和摄动法建立了其运动误差模型,编写了误差模型仿真程序。根据风洞实验所需的6种典型运动模式,分析了不同模式下并联支撑机器人输出运动位姿的误差,得到了典型运动模式的误差变化规律。在风洞并联支撑机器人的构件设计和装配过程进行了针对性的误差控制,使设计和制造的并联支撑机器人精度达到了风洞实验的要求,并通过在风洞实验中嵌入与运动误差仿真类似的误差估算程序,再对风洞实验中被试模型的位姿误差进行补偿,实验证明这种方法提高了风洞实验数据的精度。