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绳牵引并联喷涂机器人运动控制系统设计与研究

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绳牵引并联喷涂机器人运动控制系统设计与研究

作者：焦森吉林化工学院

学位级别：硕士

绳牵引并联机器人区别于传统并联机器人的显著特征在于,它采用柔性绳索而非刚性杆作为传动元件。这种设计不仅保持了并联机器人的高负载能力,还显著扩大了其工作空间,使其具有更广泛的应用潜力。本文提出将绳牵引并联机器人与传统喷涂... 详细信息

绳牵引并联机器人区别于传统并联机器人的显著特征在于,它采用柔性绳索而非刚性杆作为传动元件。这种设计不仅保持了并联机器人的高负载能力,还显著扩大了其工作空间,使其具有更广泛的应用潜力。本文提出将绳牵引并联机器人与传统喷涂机器人的功能相结合,开发一款新型航空涂装作业喷涂机器人。根据课题要求,本文设计并搭建了一款绳牵引并联机器人原理样机,并为之开发了一种鲁棒PD控制方法,进行了相关验证实验。本文具体工作内容如下:首先,提出原理样机的整体设计方案,详细描述静平台、驱动机构、绳索导向机构的设计方案,以及伺服系统、绳拉力数据采集系统以及位姿测量系统的选型依据,并完成原理样机硬件搭建工作。同时,为实现原理样机的基本调试功能,为其开发了单轴和多轴调试软件。其次,针对原理样机开展运动学、动力学建模工作,通过MATLAB仿真实验的方式,对正逆运动学以及动力学模型正确性进行验证,为后续的控制方法的开发工作奠定数学基础;同时,针对原理样机进行静力学分析,通过MID算法对完全约束绳牵引并联机器人的绳拉力进行求解,在此基础上对绳牵引并联机器人的工作空间和全局运动性能两项指标进行分析。然后,针对绳牵引并联机器人的控制方法进行研究。开发了一种鲁棒PD控制方法,通过李雅普诺夫第二法对控制律的稳定性进行证明,并通过MATLAB仿真的方式,验证其有效性。最后,在对原理样机的绳拉力采集系统和伺服系统进行校准和调试之后,进行功能验证实验,实现对机器人的实际控制,对本文所开发原理样机的基本运动功能进行了验证。

关键词：绳牵引并联机器人喷涂机器人性能分析控制系统

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喷涂机器人仿形调试与质量提升

机电技术 2024年第4期 99-104页

作者：陈佳成东南(福建)汽车工业股份有限公司福州350119

在汽车涂装生产线应用喷漆机器人是提高效率、提升漆膜质量、降低劳动成本的重要措施。机器人喷涂系统中车型仿形程序的示教和喷涂参数的优化调整是新生产线及新车型投产的必经过程,一个良好的示教程序和喷涂参数对车身漆膜外观有着重... 详细信息

在汽车涂装生产线应用喷漆机器人是提高效率、提升漆膜质量、降低劳动成本的重要措施。机器人喷涂系统中车型仿形程序的示教和喷涂参数的优化调整是新生产线及新车型投产的必经过程,一个良好的示教程序和喷涂参数对车身漆膜外观有着重要的影响。文章结合某生产线引进机器人喷涂初步探讨了喷涂仿形调试开发的流程,并对喷涂质量改进过程中碰到的部分缺陷问题提出解决措施,提升了喷涂质量。

关键词：喷涂机器人仿形调试质量提升

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喷涂机器人正压防爆系统设计及试验验证

中国新技术新产品 2024年第12期 145-148页

作者：陈青储徐烽埃夫特智能装备股份有限公司安徽芜湖241000 安徽工程大学人工智能学院安徽芜湖241000

在喷涂机器人工作过程中,如果内部的电气元件产生的火花或静电接触到油漆挥发的可燃性气体,就会有爆炸风险。为了提高喷涂机器人的安全性,本文在现有机器人机械结构和防爆原理的基础上,采用正压型防爆方法,对喷涂机器人正压防爆系统进... 详细信息

在喷涂机器人工作过程中,如果内部的电气元件产生的火花或静电接触到油漆挥发的可燃性气体,就会有爆炸风险。为了提高喷涂机器人的安全性,本文在现有机器人机械结构和防爆原理的基础上,采用正压型防爆方法,对喷涂机器人正压防爆系统进行设计,具体包括正压防爆气路系统设计与控制系统设计。经过调试和性能试验,验证了该系统能够有效达到喷涂机器人的正压防爆效果,提高机器人的工作安全性。

关键词：喷涂机器人正压防爆系统设计

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浅谈船舶喷涂机器人喷涂装置的设计与仿真

新疆钢铁 2024年第1期 174-176页

作者：邱虹唐安王皓糜斐何俊花重庆科技大学机械与动力工程学院重庆400000

优质的表面涂层质量在产品防护、特殊性能实现和装饰方面发挥着重要作用,并日益成为产品价值的关键组成部分。传统的船舶表面喷涂通常采用人工作业方式,该操作工艺会产生大量的苯、甲醛等有毒有害物,且长时间在高重复性的喷涂作业及高... 详细信息

优质的表面涂层质量在产品防护、特殊性能实现和装饰方面发挥着重要作用,并日益成为产品价值的关键组成部分。传统的船舶表面喷涂通常采用人工作业方式,该操作工艺会产生大量的苯、甲醛等有毒有害物,且长时间在高重复性的喷涂作业及高空作业中,对操作者的身体和心理健康都会产生危害。另外,手工喷涂过程中,由于操作者自身的技能、情感等原因,会造成环境不达标、涂料利用率低、喷涂质量不稳定等诸多问题,造成了返修率较高,从而使生产效率降低。因此,研究船舶喷涂机器人喷涂装置的设计与仿真对于提高船舶表面涂层质量、提高生产效率、减少环境污染具有重要意义。

关键词：喷涂质量有害物质喷涂机器人

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耐张串喷涂机器人结构设计与仿真

机械设计与制造工程 2024年第9期53卷 73-77页

作者：陈智元高琦杜宗展山东大学机械工程学院山东济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061 山东大学电气工程学院山东济南250061

当前架空高压输电线路中耐张串的维养喷涂作业基本上是由工人在高空完成作业,效率低下并且存在安全隐患,为此设计了一种耐张串喷涂机器人。机器人采用三臂交替步进式行走机构,依据其各个关节臂的尺寸参数建立了D-H参数方程,计算了以喷... 详细信息

当前架空高压输电线路中耐张串的维养喷涂作业基本上是由工人在高空完成作业,效率低下并且存在安全隐患,为此设计了一种耐张串喷涂机器人。机器人采用三臂交替步进式行走机构,依据其各个关节臂的尺寸参数建立了D-H参数方程,计算了以喷涂机构为基坐标系到其前后端夹爪的变换矩阵方程;同时使用ADAMS进行虚拟样机运动学仿真,通过施加约束和运动函数,模拟了喷涂机器人在实际工况下作业生成的运动轨迹,结果表明该喷涂机器人可以适应耐张串本体的弧形变化,可在高压输电线路中实现对耐张串的喷涂作业。

关键词：耐张串喷涂机器人带电作业 ADAMS 运动学仿真

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家具喷涂机器人离线工作站的设计与仿真

信息与电脑 2024年第7期36卷 31-33页

作者：袁名华广西生态工程职业技术学院广西柳州545004

针对家具喷涂机器人在现场编程中存在着编程效率低、调试周期长等问题。本文深入研究了家具喷涂机器人离线工作站的设计与仿真。通过家具喷涂机器人三维模型的创建、工作站的搭建、家具喷涂机器人工作站编程路径生成与优化等方面对家具... 详细信息

针对家具喷涂机器人在现场编程中存在着编程效率低、调试周期长等问题。本文深入研究了家具喷涂机器人离线工作站的设计与仿真。通过家具喷涂机器人三维模型的创建、工作站的搭建、家具喷涂机器人工作站编程路径生成与优化等方面对家具喷涂机器人离线工作站进行研究,实现了离线工作站的高效喷涂作业。仿真实验验证了设计方案的可行性,提升了喷涂效率和质量,为家具制造行业的智能化发展提供了有力支持。

关键词：家具喷涂机器人离线工作站

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基于阿基米德算法的喷涂机器人路径优化

自动化与仪器仪表 2024年第5期 191-194,199页

作者：王景熙李轶张成国网上海市电力公司青浦供电公司上海200000

为了提高喷涂机器人工作效率,缩短喷涂路径,本文提出了一种基于阿基米德算法的喷涂机器人路径优化方法。将喷涂起始点、喷涂方向和喷涂顺序作为决策变量,把喷涂区域划分为多个片区,建立了考虑碰撞约束的喷涂机器人路径优化模型,利用阿... 详细信息

为了提高喷涂机器人工作效率,缩短喷涂路径,本文提出了一种基于阿基米德算法的喷涂机器人路径优化方法。将喷涂起始点、喷涂方向和喷涂顺序作为决策变量,把喷涂区域划分为多个片区,建立了考虑碰撞约束的喷涂机器人路径优化模型,利用阿基米德优化算法(Archimedes Optimization Algorithm,AOA)对模型进行求解,采用某典型工件进行路径规划实验,并与其他算法的优化结果进行对比,结果表明,AOA算法的优化结果均能满足碰撞约束,收敛时的迭代次数更少,收敛精度更高,验证了本文所提喷涂机器人路径优化方法的正确性和实用性。

关键词：喷涂机器人喷涂路径优化碰撞约束阿基米德优化算法

基于模糊逻辑的铁路货车标识喷涂机器人视觉导航研究

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自动化技术与应用 2024年第4期43卷 38-42页

作者：杨二斌王永刚杨翠萍国能铁路装备有限责任公司北京100120 北京铁科合力科技有限责任公司北京100082

以避免铁路货车标识喷涂过程中工作人员与车辆近距离接触为目的,设计基于模糊逻辑的铁路货车标识喷涂机器人视觉导航系统。该系统使用喷涂机器人喷漆装置上的数码相机拍摄喷涂位置边界图像,经由工业交换机连接无线传感网络,将喷涂位置... 详细信息

以避免铁路货车标识喷涂过程中工作人员与车辆近距离接触为目的,设计基于模糊逻辑的铁路货车标识喷涂机器人视觉导航系统。该系统使用喷涂机器人喷漆装置上的数码相机拍摄喷涂位置边界图像,经由工业交换机连接无线传感网络,将喷涂位置边界图像传输至单片机内。用户通过人机交互层连接单片机,并调用逻辑运算层内图像预处理模块,对喷涂位置边界图像进行图像分割、自适应中值滤波处理后,得到最终喷涂位置边界线图像,依据该图像使用基于模糊逻辑控制的喷涂边界线跟踪方法,跟踪喷涂边界线位置实现喷涂机器人喷涂视觉导航。实验结果表明系统具备良好的图像预处理能力和喷涂机器人视觉导航能力,应用性极佳。

关键词：模糊逻辑铁路货车标识喷涂机器人视觉导航系统图像预处理

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喷涂机器人用动静压气体轴承动态特性分析

喷涂机器人用动静压气体轴承动态特性分析

作者：徐冬爽河南科技大学

学位级别：硕士

动静压气体轴承作为喷涂机器人喷涂装置的关键零部件,其性能直接影响到漆膜质量的好坏。因此,亟需开展喷涂机器人用动静压气体轴承动态特性分析。本文以某型号喷涂机器人用动静压气体轴承为研究对象,建立含有小孔节流项的动静压气体轴... 详细信息

动静压气体轴承作为喷涂机器人喷涂装置的关键零部件,其性能直接影响到漆膜质量的好坏。因此,亟需开展喷涂机器人用动静压气体轴承动态特性分析。本文以某型号喷涂机器人用动静压气体轴承为研究对象,建立含有小孔节流项的动静压气体轴承润滑分析模型,考虑轴承在工作过程中气膜的变化,研究了工况参数和结构参数对高速条件下动静压气体轴承承载特性及动态性能的影响规律。本文的研究内容和结论如下:1.基于气体状态方程、连续性方程和气体运动方程,推导出含有小孔节流的动静压气体轴承的雷诺方程,采用有限差分法对雷诺方程进行离散求解,建立喷涂机器人用动静压气体轴承润滑分析模型。2.研究了工况参数和结构参数对轴承承载特性的影响,结果表明:在动静压混合效应下,供气压力对轴承承载力影响较小,此时静压效应不显著,以动压效应为主;在高转速和大偏心率的条件下,轴承内部挤压现象明显,动压效应显著;供气孔直径增大,轴承承载力逐渐降低;单排供气孔个数增加,轴承承载力增加;轴承间隙增大,轴承承载力呈非线性降低。基于正交试验分析,对影响轴承承载力的主要因素进行分析和优化,得出影响轴承承载力因素的主次顺序。3.在承载特性分析的基础上,采用小扰动法,建立带有扰动的动态雷诺方程,求解表征气膜动态特性的刚度系数和阻尼系数,研究供气压力、转速、偏心率对轴承动态刚度系数和阻尼系数的影响。将动态特性系数带入轴承-转子系统中,进行临界转速计算,得出不同供气压力和偏心率下的临界转速,对轴承-转子系统的稳定性进行分析。4.研制并搭建喷涂机器人用动静压气体轴承试验机,试验得到不同转速下的轴心轨迹,通过轴心轨迹判断轴承运转时的临界转速,将试验结果和理论结果进行对比,验证模型的可靠性。本文针对喷涂机器人用动静压气体轴承动态特性展开研究,结果可为喷涂机器人用动静压气体轴承的设计和使用提供依据,改善喷涂机器人用动静压气体轴承的服役性能。

关键词：喷涂机器人动静压气体轴承承载特性动态特性