汽车喷涂机器人干涉区轨迹优化研究

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1、分类号TP242.2密级公开UDC621.3编号工程硕士学位论文汽车喷涂机器人干涉区轨迹优化研究ResearchonTrajectoryOptimizationofRoboticSprayPaintinginInterferenceAreasforCar指导教师杨泽斌作者姓名徐飞云申请学位级别工程硕士学科专业电气工程论文提交日期2016年11月论文答辩日期2016年12月学位授予单位和日期江苏大学2016年12月答辩委员会主席评阅人___________2016年11月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家

2、有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密Ｄ，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密Ｍ。Ｊ学位论文作者签名：＾导师签名：户签字日期／Ｌ２＾；＞乂年月日签字日期年月日独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注巧引用的内容Ｗ外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做

3、出重要贡献的个人和集体。，均已在文中Ｗ明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期；年月王口日江苏大学工程硕士学位论文摘要在所有汽车涂装装备中，喷涂机器人扮演着举足轻重的作用。由于汽车喷涂质量要求高，车型种类多，车身多为A级曲面，在几个独立模块的交界区域（干涉区）涂层分布易产生干涉，且曲率变化较大，形状复杂。因此，开展汽车车身干涉区喷涂策略研究，进一步提升整车的涂装质量，减少喷涂车间对生态环境和经济环境造成负面影响是非常有必要的。本课题得到国家自然科学基金项目《乘用车车身干涉区机器人高压静电变量喷涂轨迹优化》（61503162

4、）经费资助，全文主要由以下几个部分构成：第一部分首先介绍了汽车喷涂机器人轨迹优化的研究背景、意义、发展历程、喷涂机器人轨迹优化算法研究概况、现阶段存在的问题以及本文做的主要内容。第二部分研究了一种应用于汽车喷涂的、实用有效的喷涂模型。首先，研究了一种实用的空气喷涂数学模型；然后，针对目前旋杯式高速静电喷雾器(ESRB)的分析漆膜模型通用性较差的问题，研究了一种同时考虑工件表面曲率和ESRB喷雾器形状的漆膜喷涂模型，并在此基础之上来优化机器人喷涂轨迹，从而满足涂层均匀性、喷涂时间等几个质量标准。第三部分针对汽车车身干涉区人工喷涂涂层均匀性较差、涂料浪费多、环境污染大等问题，研

5、究了一种基于Bézier曲线技术的汽车车身干涉区喷涂机器人轨迹优化方法。在实际应用场合中，通常先指定期望的喷涂路径，此时喷涂机器人轨迹优化问题目标就转化为如何找出沿指定路径的最优时间序列，也即机器人以什么样的速度沿指定路径进行喷涂作业时，工件表面上的涂层厚度方差最小或时间最短。该部分先使用Bézier曲线技术规划汽车车身干涉区喷涂机器人路径，再沿此规划路径来优化喷涂速度。而对于干涉区曲面分片交界处的喷涂轨迹，按照喷涂路径位置方向分三种情况研究轨迹优化方法，最终获得完整的汽车车身干涉区优化轨迹。第四部分研究了一种基于遗传算法的汽车干涉区曲面喷涂机器人轨迹优化方法。将复杂的干涉

6、区曲面进行分片后，在每一片上进行路径规划，而分片将导致喷涂路径的分离，因此需要解决喷涂路径组合问题，这将涉及到所有路径组合顺序，而优化组合的目标就是使得喷涂路径最短。本章在介绍末端执行器路径规I江苏大学工程硕士学位论文划总体框架后，对干涉区曲面进行分片，再讨论了每一片上的喷涂机器人路径规划问题，并提出路径组合问题数学表示方法，采用改进的遗传算法将喷涂路径进行优化组合，最后再沿此规划路径来优化喷涂速度，从而完成干涉区曲面上的喷涂轨迹优化。最后，本文对主要的设计方案进行了实验研究。实验结果表明，本文提出的数学模型以及面向汽车车身干涉区的喷涂机器人轨迹优化方法均可以获得良好的效果

7、。关键词：喷涂机器人；干涉区；曲面；仿真；轨迹优化II江苏大学工程硕士学位论文ABSTRACTInallautomotivepaintingequipment,electrostaticsprayingrobotsplayapivotalrole.Duetothehighqualityrequirementsofautomobilepainting,therearemanytypesofvehicles,andthebodyismostlyA-levelsurface.Intheborderregionofseve