7-DOF喷涂机器人离线编程模块设计及其实现

发布时间：2022-09-29 13:57

　　在制造业中,涂装环节是产品制造的重要环节。喷涂机器人因其可以改善喷涂作业工作环境差,降低工人工作强度,减少漆雾有毒气体对操作人员的健康危害,提高生产效率而被广泛使用。传统的喷涂机器人操作模式采用示教编程,具有操作简单,价格低,容易掌握的优点,在平面喷涂时取得较好的效果。但是示教编程占用较多机器人时间,示教人员需长时间在有毒的环境中作业,在面对曲面与内腔喷涂作业时,难以满足喷涂质量要求。本文针对曲面与内腔喷涂作业存在的问题,以7自由度喷涂机器人作为操作对象,对离线编程主要模块进行了设计与开发,主要研究内容如下:（1）对离线编程系统组成模块进行分析设计,详细阐述了各模块功能和作用。并对课题主要模块设计和开发步骤进行简单说明,确定了本课题采用Matlab工具箱设计运动学求解模块和轨迹规划模块,通过SolidWorks软件进行机器人和喷涂作业环境的建模与喷涂过程运动仿真。（2）基于通用三维图像存储格式STL进行喷涂轨迹规划算法研究。首先,依照喷涂工件与机器人之间的相对位姿对STL中的数据进行更新,从更新后的数据中去除非喷涂面数据。其次,使用切平面法求工件模型与切平面的交点。然后,按照喷枪口的角... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 相关技术研究现状
        1.3.1 路径规划研究现状
        1.3.2 7自由度机器人逆解研究现状
    1.4 本文研究意义和研究内容
    1.5 本章小结
第2章 离线编程系统总体设计
    2.1 引言
    2.2 离线编程系统研究方法
    2.3 系统开发环境
        2.3.1 开发语言
        2.3.2 开发平台
        2.3.3 开发方式
    2.4 主要功能模块
        2.4.1 建模及标定模块
        2.4.2 轨迹规划模块
        2.4.3 运动学计算模块
        2.4.4 运动仿真模块
    2.5 本章小结
第3章 基于STL文件模型的喷涂轨迹规划
    3.1 引言
    3.2 STL文件简介
    3.3 算法原理
    3.4 使用Matlab读取STL
    3.5 三角形面片的分组与排序
        3.5.1 三角形面片的分组
        3.5.2 三角形面片的排序
    3.6 三角形面片交点计算和规划路径
        3.6.1 三角形面片的分类
        3.6.2 三角形面片交点的求解与排序
        3.6.3 规划路径
    3.7 建立喷涂轨迹点位姿矩阵
    3.8 算法仿真
    3.9 本章小结
第4章 7自由度喷涂机器人运动学求解
    4.1 引言
    4.2 坐标系建立
    4.3 7自由度喷涂机器人的运动学模型
        4.3.1 机器人姿态
        4.3.2 正运动学
    4.4 喷涂机器人逆运动学求解
        4.4.1 RBF神经网络
        4.4.2 最小二乘法优化神经网络
    4.5 神经网络训练集的优化
        4.5.1 数据归一化
        4.5.2 测试数据与中心点的选择
    4.6 本章小结
第5章 机器人离线编程的实现
    5.1 引言
    5.2 仿真平台的搭建
    5.3 各模块设计和实现
        5.3.1 建模及标定模块
        5.3.2 轨迹规划模块
        5.3.3 运动学计算模块
        5.3.4 运动仿真模块
    5.4 本章小结
总结与展望
    全文总结
    工作展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]SolidWorks二次开发曲面离线编程及运动仿真[J]. 蔡奕松,孙克争,苏泽荣,周雪峰.  计算机系统应用. 2017(09)
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硕士论文
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[8]基于遗传算法优化BP网络的码垛机器人逆解研究[D]. 张鑫龙.西安建筑科技大学 2016
[9]用于焊接机器人离线编程系统的运动学分析及仿真[D]. 黄晓霞.华南理工大学 2015
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本文编号：3682720