噴涂機(jī)器人油漆沉積率優(yōu)化建模與仿真

根據(jù)氣動(dòng)蠕動(dòng)式纜索維護(hù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),設(shè)計(jì)一種曲柄搖桿式噴涂機(jī)構(gòu)。為減小噴涂機(jī)構(gòu)擺動(dòng)過(guò)程的阻力,噴涂機(jī)構(gòu)的定位方式采用了類似推力球軸承的結(jié)構(gòu)。為保證纜索噴涂質(zhì)量,提出了實(shí)現(xiàn)纜索連續(xù)自動(dòng)噴涂的條件。經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)表明,該機(jī)構(gòu)在不同工況下具有良好的穩(wěn)定性能,為纜索噴涂機(jī)器人應(yīng)用于纜索自動(dòng)涂裝奠定了基礎(chǔ)。

作圖步驟： 1、雙擊桌面robotstudio5.15圖標(biāo)，如下圖所示。 點(diǎn)擊左側(cè)選項(xiàng)欄，選擇授權(quán)。 然后選擇激活向?qū)?，選擇如下： 2、點(diǎn)擊創(chuàng)建文件，出現(xiàn)如下界面。 3、選擇機(jī)器人模型，點(diǎn)擊abb模型庫(kù)，出現(xiàn)如下界面，選擇irb2600.把承重能力改為20kg. 4、然后點(diǎn)擊導(dǎo)入模型庫(kù)，下拖選擇mytool后，然后把左側(cè)邊mytool工具拖到 irb2600-20-165-01，機(jī)器人上自動(dòng)安裝了噴頭工具。 5、然后點(diǎn)擊機(jī)器人系統(tǒng)菜單，選擇從布局創(chuàng)建系統(tǒng)。 在此項(xiàng)目中，可以在名稱處修改系統(tǒng)的名稱，尤其在系統(tǒng)多的情況下。在主菜單中，一定要 修改工具，把原始的tool10改為mytool?；蛘撸诜湃霗C(jī)器人時(shí)，即完成此項(xiàng)設(shè)置，可以 不需要修改此項(xiàng)。 一直選擇下一個(gè)，即可成功。 成功后，屏幕右下角變?yōu)榫G色。 5、選擇建模，在菜單中選擇固體，再選擇矩形體。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定平面上的涂層累積速率二次函數(shù)后,建立了自由曲面上的漆膜厚度數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上生成噴漆機(jī)器人噴槍空間路徑,得出噴槍軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)是帶約束條件的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題,并選取時(shí)間最小和漆膜厚度方差最小作為目標(biāo)函數(shù),應(yīng)用帶權(quán)無(wú)窮范數(shù)理想點(diǎn)法進(jìn)行求解。最后通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果,論證了數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化算法的可行性。

設(shè)計(jì)了一種新型的經(jīng)濟(jì)型噴漆機(jī)器人,重點(diǎn)介紹了噴漆機(jī)器人的總體方案設(shè)計(jì),并運(yùn)用inventor對(duì)直接影響整個(gè)機(jī)器人的工作性能的大臂進(jìn)行了強(qiáng)度校核。仿真結(jié)果表明:應(yīng)力的總體分布規(guī)律是從大臂前端向大臂后端逐漸增大,大臂與機(jī)器人腰部相連的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處應(yīng)力最大,其值為14.57mpa,小于材料的抗拉強(qiáng)度,最大變形量為6.312×105μm,滿足剛度要求。

介紹了基于單向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的伸縮式管道機(jī)器人工作原理,對(duì)管道機(jī)器人整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行合理簡(jiǎn)化,得到等效系統(tǒng)模型。根據(jù)等效模型,分析直流伺服電機(jī)、滾珠絲杠,以及單向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)行為。為了研究系統(tǒng)的輸入電壓信號(hào)和輸出的運(yùn)動(dòng)速度之間的關(guān)系,建立了機(jī)器人系統(tǒng)的完整框圖模型。利用matlab對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行仿真,分析不同輸入信號(hào)下系統(tǒng)的響應(yīng)特性,為管道機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制器設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

針對(duì)高層建筑清潔的實(shí)際需要,采用solidworks和adams軟件相結(jié)合的方法,利用solidworks構(gòu)建了一種六足高層建筑清潔機(jī)器人的模型,通過(guò)adams內(nèi)部的仿真分析功能對(duì)模型進(jìn)行仿真分析,獲得該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性與數(shù)據(jù),驗(yàn)證機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。同時(shí),在對(duì)機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析、推導(dǎo)、計(jì)算時(shí),采用adams對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析解算,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的可視化,可直觀的了解了機(jī)器人清潔的工作過(guò)程,為其樣機(jī)的研制提供參考依據(jù)。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是仿人按摩機(jī)器人手臂的關(guān)鍵部分,結(jié)合仿人按摩機(jī)器人手臂的特點(diǎn)采用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)方式,設(shè)計(jì)了仿人按摩機(jī)器人手臂的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。運(yùn)用solidworks三維建模軟件,結(jié)合直齒圓錐齒輪齒廓漸開(kāi)線方程,完成了直齒圓錐齒輪實(shí)體造型并實(shí)現(xiàn)了模型的參數(shù)化。利用adams軟件對(duì)建立的直齒圓錐齒輪模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,為齒輪的設(shè)計(jì)改進(jìn)以及間隙調(diào)整提供了參考依據(jù)。實(shí)踐證明,solidworks與admas相結(jié)合的方法提高了齒輪的設(shè)計(jì)效率和傳動(dòng)精度。

機(jī)器人噴漆系統(tǒng)對(duì)工件模型的精度要求不高,為了能快速提取出噴漆機(jī)器人的噴槍行進(jìn)軌跡,在對(duì)工件cad模型進(jìn)行網(wǎng)格簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)之上,對(duì)工件cad模型的三角網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格均勻化處理,消除病態(tài)三角網(wǎng)格,從而獲得更為規(guī)則的三角網(wǎng)格,為后續(xù)噴漆軌跡的提取、參數(shù)優(yōu)化和漆膜厚度的計(jì)算仿真提供更有利的條件。

針對(duì)表面有凹凸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜曲面,采用勻速噴涂方法,曲面上曲率的變化造成涂層厚度差較大.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出平面上的漆膜累積速率二次函數(shù)后,采用微分幾何的面積放大定理推導(dǎo)出自由曲面上的漆膜累積速率二次函數(shù).為提高曲面上涂層厚度的一致性,采用軌跡優(yōu)化方法對(duì)表面有凹凸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜曲面的涂層厚度差進(jìn)行補(bǔ)償.最后通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化算法的有效性和可行性.

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推出平面上漆膜累積速率二次函數(shù)后,對(duì)大型復(fù)雜曲面進(jìn)行分片,在每一片上進(jìn)行噴漆機(jī)器人噴槍軌跡優(yōu)化。按照兩片交界處噴槍路徑的位置關(guān)系,分三種情況討論漆膜厚度的計(jì)算方法和噴槍軌跡優(yōu)化問(wèn)題,采用最速下降法和模式搜索法進(jìn)行求解。最后通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了優(yōu)化算法的可行性。

從施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況出發(fā),設(shè)計(jì)一個(gè)能夠作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的仿形軌道和兩個(gè)能在其上移動(dòng)且對(duì)稱布置的四自由度機(jī)器人,通過(guò)遙控操作、紅外測(cè)距、圖像監(jiān)視等技術(shù),使其能夠在始終滿足最佳噴射參數(shù)的情況下高效地進(jìn)行噴涂工作。

對(duì)走鋼絲機(jī)器人姿態(tài)的模糊滑模控制問(wèn)題進(jìn)行了研究。在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,利用拉格朗日方法建立了走鋼絲機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型,為克服模型的強(qiáng)非線性和模型參數(shù)難以測(cè)量等實(shí)際難題,基于合理的假設(shè),簡(jiǎn)化出適合于模糊滑?？刂萍夹g(shù)的系統(tǒng)模型,并根據(jù)所建立的模型設(shè)計(jì)了模糊滑?？刂破?。matlab仿真表明,所提出的控制策略有較好的跟蹤效果。為了進(jìn)一步驗(yàn)證控制策略的可行性,進(jìn)行了實(shí)物樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果基本吻合。

介紹了將標(biāo)準(zhǔn)的手持式測(cè)厚儀改造成由三維成像系統(tǒng)引導(dǎo)的除漆和涂裝的機(jī)器人。三維成像系統(tǒng)追蹤和控制機(jī)器人的動(dòng)作,以進(jìn)行除漆、涂裝和測(cè)量漆層的厚度的作業(yè)

運(yùn)用機(jī)理建模的方法,簡(jiǎn)化電容和電磁鐵的工作模式,建立電磁鐵式踢球機(jī)構(gòu)的物理與數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)表明:該模型能夠精準(zhǔn)反映機(jī)構(gòu)性能,且控制簡(jiǎn)單。

為了改進(jìn)艦船修造行業(yè)除銹、噴漆工作落后的、傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式,設(shè)計(jì)了一種具有除銹、噴漆功能的機(jī)器人裝置。該機(jī)器人采用直角坐標(biāo)和柱坐標(biāo)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法,通過(guò)主從遙控控制或自動(dòng)軌跡規(guī)劃控制,能夠?qū)崿F(xiàn)平面和曲面作業(yè)。詳細(xì)介紹了該機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)構(gòu)成,并對(duì)機(jī)器人自動(dòng)工作方式的軌跡規(guī)劃作了闡述。實(shí)踐表明,使用該機(jī)器人代替人工作業(yè),不僅可以減輕操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,還可提高工作效率和施工質(zhì)量,具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

設(shè)計(jì)一種履帶式永磁真空混合吸附的船舶壁面除銹爬壁機(jī)器人,該機(jī)器人具有負(fù)載大、本體重特點(diǎn),且機(jī)器人負(fù)載質(zhì)量以及重心位置隨爬壁高度變化。根據(jù)機(jī)器人爬壁運(yùn)動(dòng)原理,建立機(jī)器人沿船舶壁面上爬和轉(zhuǎn)彎的動(dòng)力學(xué)模型,運(yùn)用模糊優(yōu)化理論對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化和仿真分析,規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的安全工作范圍,分析機(jī)器人在典型爬壁高度下的驅(qū)動(dòng)上爬能力,討論在理論轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩下的機(jī)器人上爬的高度與角度關(guān)系,研制試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行爬壁轉(zhuǎn)彎試驗(yàn)、定負(fù)載上爬試驗(yàn)和變負(fù)載上爬試驗(yàn)。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明,機(jī)器人動(dòng)力學(xué)優(yōu)化模型可靠,運(yùn)動(dòng)性能受永磁吸附力、真空力、射流反擊力等影響很小,而受本體重力、爬壁高度和壁面傾角影響較大,所規(guī)劃的機(jī)器人安全工作范圍合理。

柔索并聯(lián)機(jī)器人采用柔索代替連桿作為機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)元件,它結(jié)合了并聯(lián)結(jié)構(gòu)和柔索驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。500m口徑大射電望遠(yuǎn)鏡(fast)粗調(diào)系統(tǒng)是通過(guò)六根索長(zhǎng)的協(xié)調(diào)變化使饋源艙作跟蹤射電源的六自由度運(yùn)動(dòng),其工作特點(diǎn)類似并聯(lián)機(jī)器人,因此也被看作柔索并聯(lián)機(jī)器人?；趂ast5m縮比實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?首先進(jìn)行了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析;其次,采用拉格朗日方程建立了柔索并聯(lián)機(jī)器人的逆動(dòng)力學(xué)模型;最后,針對(duì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)模擬作用在饋源艙上的隨機(jī)風(fēng)荷,設(shè)計(jì)了用模糊控制器自動(dòng)調(diào)整免疫系統(tǒng)反饋規(guī)律的免疫pid控制器來(lái)控制饋源軌跡跟蹤的風(fēng)振響應(yīng)。數(shù)值結(jié)果驗(yàn)證了該主動(dòng)控制策略能夠有效衰減風(fēng)荷振動(dòng),從而提高了饋源軌跡跟蹤精度。

提出了一種針對(duì)噴涂均勻性的設(shè)計(jì)方案。介紹了噴涂機(jī)器人的噴頭數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)其數(shù)學(xué)模型確定了噴涂間距與噴槍到門距離的關(guān)系。對(duì)比了二次噴涂重疊與三次噴涂重疊的厚度差別,確立使用二次噴涂重疊。針對(duì)間距改變時(shí)的厚度變化情況,提出了一種后移噴槍使噴涂趨于均勻的軌跡規(guī)劃方法。同時(shí)對(duì)噴涂過(guò)程中噴槍的參數(shù)作了分析與處理,使得物體表面較為簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)噴涂均勻。

針對(duì)噴涂?jī)?nèi)外犄角型曲面時(shí)的涂層均勻度和涂料浪費(fèi)問(wèn)題,提出一種基于傾角噴涂的軌跡優(yōu)化方法.運(yùn)用微分幾何原理建立傾角噴涂模型,并根據(jù)噴涂時(shí)噴槍位姿由傾角至垂直的過(guò)渡方式,將問(wèn)題分解為直接過(guò)渡和間接過(guò)渡2種情況進(jìn)行討論,以涂層均勻度和涂料利用率為優(yōu)化目標(biāo),分別給出2種情況下的軌跡優(yōu)化算法,仿真實(shí)例驗(yàn)證所提模型和算法的可行性及有效性.仿真結(jié)果表明,內(nèi)犄角表面采用直接過(guò)渡方式噴涂能夠獲得較好的涂層均勻度;外犄角表面采用間接過(guò)渡方式噴涂,在保證涂層均勻度要求的同時(shí),能夠最大限度地減少涂料的浪費(fèi).

近年來(lái)，噴涂機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用和關(guān)注，研究其軸組混聯(lián)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)凸顯出重要意義。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升對(duì)噴涂機(jī)器人的噴槍軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)的分析與掌控力度，從而通過(guò)合理化的措施與途徑，進(jìn)一步優(yōu)化噴涂機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的最終整體效果。

多功能噴涂機(jī)器人光纖反饋系統(tǒng)使用中,光纖套管端頭的連接方式存在產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷,導(dǎo)致一旦qd板上的管接頭出現(xiàn)微量溶劑泄漏,就會(huì)順著套管端頭進(jìn)入光纖套管內(nèi)部,造成光纖污染,直接導(dǎo)致光纖無(wú)法精確檢測(cè)到空氣軸承轉(zhuǎn)速,空氣軸承轉(zhuǎn)速反饋值很低,機(jī)器人出現(xiàn)報(bào)警,無(wú)法正常使用。進(jìn)行調(diào)研與分析并實(shí)施改造。

利用拉格朗日建模方法推導(dǎo)出基于慣性飛輪平衡原理的獨(dú)輪機(jī)器人側(cè)向通道動(dòng)力學(xué)方程.在該動(dòng)力學(xué)方程基礎(chǔ)上分別設(shè)計(jì)了pd和lqr兩種控制器,并分別進(jìn)行了仿真和物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)中獨(dú)輪機(jī)器人從側(cè)傾一定角度,在控制的慣性飛輪運(yùn)動(dòng)作用下最終回到豎直平衡位置,完成了獨(dú)輪機(jī)器人側(cè)平衡控制目標(biāo).仿真和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果均證明了所建立的動(dòng)力學(xué)方程的正確性和控制器的有效性.