五自由度打磨噴膠機器人的研制與工作軌跡計算研究.pdf

1、目前機器人技術正越來越多地被應用于制鞋行業(yè)中，鞋底打磨和噴膠作為制鞋工藝中的兩大關鍵工序，實現其自動化操作能夠大大地提高生產效率及其產品質量，并能改善員工的工作環(huán)境。
　　 本文在研究鞋底打磨和噴膠工藝的基礎上，研制出具有五自由度的鞋底打磨噴膠機器人，并利用線結構光三維視覺測量技術獲得鞋底信息，由此計算出鞋底打磨噴膠工作軌跡，進而通過程序編程實現了鞋底打磨噴膠自動操作。論文的主要工作和研究成果如下：
　　 1、采用串聯分

2、體式的結構方案設計并研制出物理樣機。根據加工工藝所需自由度及工作空間的要求，五自由度打磨噴膠機器人主要由具有三個移動自由度的工件位置控制平臺和具有兩個轉動自由度的工具頭姿態(tài)調整機構構成。打磨和噴膠可通過更換工具頭機構得以方便地實現。
　　 2、利用坐標變換法建立了運動學模型。結合機器人的結構特點，構建了各構件坐標系統(tǒng)，推導出機器人的運動學方程，并通過運動仿真分析驗證了其正確性，為運動控制編程奠定基礎。
　　 3、研制出鞋

3、底曲面信息的在線測量裝置。在分析線結構光三維視覺測量技術的原理、方法及測量模型的基礎上，搭建鞋底掃描實驗裝置，并設計具有一定寬度的標準平面網格作為攝像機標定的靶標。應用基于徑向排列約束的兩步法對攝像機的內外參數進行標定，且經計算得到標定誤差小于0.4個像素，能滿足實際測量的需要。
　　 4、計算出打磨噴膠的工作軌跡。通過改變光源位置，線激光連續(xù)掃描鞋底面，采集激光光條圖像，計算光條中心，并將其轉換成世界坐標系中的三維坐標。在得到

4、鞋底面的點云數據的基礎上，擬合成三維掃描線，進而計算出鞋底面的輪廓曲線，最后通過近似計算鞋底面輪廓曲線在鞋底面的一定的偏置曲線得到打磨噴膠工作軌跡。實驗測得，計算得到的軌跡誤差小于1mm，能滿足打磨和噴膠的工藝要求。
　　 5、實驗分析與驗證。從計算所得打磨噴膠工作軌跡中提取出目標操作點，并計算操作點的方向，從而得到滿足機器人控制所需的目標操作點數據。將數據轉化到打磨噴膠機器人世界坐標系下，計算出各關節(jié)變量，編寫運動控制程序，實