智能化喷涂机器人的研究现状及进展

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1、工艺设计改造及检测检修ChinaScience&TechnologyOverview智能化喷涂机器人的研究现状及进展王丰超1王立平2梁新成2赵景山2仇云杰3(1.上海飞机制造有限公司,上海200436;2.清华大学机械工程系,北京100081;3.江苏长虹智能装备集团有限公司,江苏盐城224051)【摘要】喷涂机器人作为一个复杂的集成系统,需要计算机科学、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科支撑,是一个国家工业自动化水平的重要标志。回顾机器人的发展历史,解决应用中出现的难题,争取早日实现航空制造领域喷涂机器人的产业化。【关键词】喷涂机器人结构设计控制优化【Abstract】

2、Sprayingrobotasacomplicatedandintegratedsystemrequiresthesupportofadvancedmultidisciplinaryknowledgeincludingcomputerscience,cybernetics,mechanisms,informationandsensingtechnology,artificialintelligentandbionics.Hence,sprayingrobotisthoughtofasanimportantsymbolofautomationlevelofanation’sindustry.Re

3、viewingthehistoryofsprayingrobotanddiscussingtheproblemsinapplicationsisimperativetoitsearlyindustrializationinaircraftmanufacturingfieldinChina.【Keywords】Sprayingrobotstructuraldesigncontroloptimization喷涂机器人是一种主要用于表面涂覆工作的特殊机器人,是机国内的喷涂机器人研究成果主要集中在两个方面:(1)喷涂机器器人技术和表面喷涂工艺相结合的产物[1]。喷涂机器人能满足环保、人的构型、运动学和

4、动力学分析。(2)喷涂机器人的轨迹规划和运动仿效率和柔性生产的需要,因而在现代化的喷涂线上有望全部替代人真等问题。彭商贤等人对喷涂机器人的手臂静动特性进行了研究[16]。工操作[2]。涂层的厚度、均匀度、光泽度和丰满度等是评价涂装表面王战中等人对非球形手腕6R串联喷涂机器人采用矩阵方程和方向余质量的重要指标。而在航空领域,特别是飞机表面的涂装,则对厚度弦进行了逆运动学分析[17]。杜亮等人对喷涂机器人的各关节和喷枪之和均匀度提出了更为严格的要求[3]。喷涂机器人容易满足安全环保、间的关系进行了计算,并对机器人的结构进行了分析[18]。赵德安等人高效和高质量的喷涂要求,是未来自动化涂装发展的必然

5、趋势[4]。对根据复杂曲面分片交界处喷枪空间路径相对于交界线的三种位置关喷涂机器人的技术发展进行回顾,探究应用中出现的问题,有助于系,探讨了涂层厚度计算方法和喷枪轨迹优化问题[19]。范柯灵等人采早日实现航空制造领域喷涂机器人的产业化。用摄动法分析了机器人的位姿误差[20]。曾勇等人提出了最小二乘圆弧逼近思想,在保证喷涂精度的同时有效减少了复杂曲面的分片数[21]。1喷涂机器人的发展简史与现状陈伟华等人利用抛物线逼近法也对喷枪轨迹优化问题进行了研究[22]。喷涂机器人作为特殊的工业机器人,除了能极大降低工人的劳蔡蒂等人使用蒙特卡洛法对机器人的工作空间进行了分析和仿真[23]。动强度和改善工作环

6、境外,还具有如下的特点:(1)轨迹灵活,位置控国内的其他学者还对涂层的厚度、均匀性等进行了研究[24]。制精确,涂膜厚度均匀;(2)柔性大,适用范围广;(3)易于操作和维护,可离线编程,大大缩短了现场调试时间;(4)设备的利用效率高。2未来喷涂机器人发展的趋势和市场需求分析在国外,机器人喷涂已经成为一项比较成熟的技术,有着三十随着航天技术的发展,喷涂的数字化已经成为现代喷涂技术的多年的研究和发展历史。目前,国外尤以喷枪的建模分析和轨迹优发展趋势。喷涂的数字化就是综合利用三维CAD技术、可视化技术、化的研究居多。1986年,Klein首次探讨了喷涂机器人的离线编程技离线编程技术等先进的数字化技术

7、来提高喷涂的自动化程度、喷涂术,建立了喷涂离线编程系统,并能进行交互式设计和喷枪仿真与质量、喷涂效率、改善喷涂的工作条件[25]。基于制造业面临的挑战,机器人的运动轨迹分析[5]。1999年,Balkan等人用实验方法建立了涂喷涂机器人未来的研究重点主要包括:料的分布方程,在此基础上探讨了喷枪模型在平面上的轨迹优化方(1)机构创新理论。不断由串联机构向并联和复合式机构等新机法,并完成了实验研究[6