具有冗余自由度的汽车喷涂机器人节能降耗机理研究

项目名称： 具有冗余自由度的汽车喷涂机器人节能降耗机理研究

项目编号： No.51405419

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 刘玮

作者单位： 盐城工学院

项目金额： 25万元

中文摘要： 针对汽车喷涂过程中涂料利用率较低、电能消耗较大的现状，以一种在大臂上增加转动关节的七自由度冗余串联喷涂机器人为研究对象，从运动学和动力学角度对汽车喷涂机器人的节能降耗机理进行研究。基于D-H参数法和射影几何理论，引入对偶四元数建立机构的运动学模型，并分析结构参数对模型解算速度和精度的影响机理；考虑构件的弹性变形，基于凯恩方程法建立系统动力学模型，引入模糊理论评价冗余喷涂机器人的动力学性能。在此基础上，以涂料消耗最小为优化目标，采用分片技术和点云切片理论获得使涂层最均匀的喷涂轨迹，采用PLC编程和插补法实现实时在线的轨迹规划；以既定轨迹喷涂能耗最低为优化目标，引入改进遗传算法，对冗余喷涂机器人的驱动力分配进行优化。进行轨迹规划和冗余驱动的验证实验，基于实验数据修正数学模型。项目的研究能够为研发具有自主知识产权的喷涂机器人提供理论依据，对解决节能降耗等工程技术问题具有重要的学术意义和应用价值。

中文关键词： 喷涂机器人；运动学；动力学；轨迹规划；关节力优化

英文摘要： As the great consumption of paint and electrical energy during the process of automobile painting, this project set a seven degree of freedom redundancy painting robot which big arm is added a rotating joint as the object, studying on the mechanization of

英文关键词： Painting robot；Kinematics；Dynamics；Trajectory planning；Optimization of joint force