基于UMAC串并混聯(lián)汽車噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、噴涂機(jī)器人作為一款應(yīng)用型自動(dòng)化噴涂設(shè)備,在汽車現(xiàn)代化涂裝線上得到了極為廣泛的應(yīng)用。本課題以一款自主研發(fā)的固定式五自由度串并混聯(lián)噴涂機(jī)器人為研究對(duì)象,分析了該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能,噴涂集成化工藝參數(shù),并基于IPC與UMAC結(jié)構(gòu)制定運(yùn)動(dòng)控制方案,開(kāi)發(fā)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)功能。
　　本噴涂機(jī)器人采用串并混聯(lián)機(jī)構(gòu),既具有并聯(lián)機(jī)構(gòu)誤差累積小,又具有串聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間大的特點(diǎn)。以機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)分析模型為基礎(chǔ),對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解進(jìn)行分析,以運(yùn)動(dòng)學(xué)正解模型為

2、基礎(chǔ),采用蒙特卡羅法和極限運(yùn)動(dòng)分析法對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間的靈活度和機(jī)構(gòu)極限運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行理論性分析與研究,為后續(xù)的集成化噴涂工藝和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供理論性保障。
　　本機(jī)器人噴涂工藝分析采用偏置β曲線旋轉(zhuǎn)模型,建立了噴槍定點(diǎn)噴涂涂膜累積厚度模型,噴槍單道噴涂涂膜累積厚度模型以及噴槍往復(fù)式噴涂涂膜累積厚度模型,然后采用“模型投影法”建立了曲面待噴涂工件表面涂膜累積模型。對(duì)影響噴涂累積厚度模型的β取值、噴槍距離待噴涂工件表面的距離、單位時(shí)間的噴

3、涂總量、噴槍的移動(dòng)速率以及相鄰噴涂軌道間的漆料重疊量進(jìn)行了分析研究。提出采用變噴槍高度模型來(lái)解決串并混聯(lián)噴涂機(jī)器人中并聯(lián)支鏈運(yùn)動(dòng)幅度問(wèn)題,對(duì)不同噴槍高度下的涂膜累積厚度模型的涂膜均勻一致性進(jìn)行分析研究。以待噴涂工件表面的涂膜累積厚度方差為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)同一噴槍高度下的噴槍移動(dòng)速率和相鄰軌道間的涂料重疊量以及不同噴槍高度下銜接處的涂膜重疊量進(jìn)行了仿真分析,為后續(xù)控制系統(tǒng)的噴涂工藝參數(shù)集成提供技術(shù)支持。
　　本機(jī)器人的控制系統(tǒng)采用IPC

4、與UMAC主從式控制結(jié)構(gòu),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)性能分析和噴涂工藝集成化參數(shù)制定了相應(yīng)的控制方案,選配相應(yīng)的控制子模塊。采用車體識(shí)別裝置實(shí)現(xiàn)一條噴涂線上的多種車型混合噴涂,對(duì)噴涂過(guò)程中的噴涂時(shí)間和噴槍空間運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了相應(yīng)規(guī)劃。通過(guò)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)了噴涂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和車體進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的協(xié)同控制,基于機(jī)器人控制系統(tǒng)方案和機(jī)器人噴槍空間運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃,完成了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)功能和上層監(jiān)測(cè)模塊的開(kāi)發(fā)。
　　本文針對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)性能、噴涂工藝集成參數(shù)以及