基于多维力矩传感器的喷涂机器人牵引示教系统的研制

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喷涂机器人实现自动喷涂作业,提高生产效率、涂料利用率、喷涂质量,降低生产成本,改善工作环境,是产线自动化的重要环节。但由于喷涂机器人编程示教操作复杂,对操作工人的文化水平要求较高,示教繁琐且耗时长,影响了喷涂机器人的广泛应用。  喷涂机器人的编程示教主要有几种方式:(1)在线编程,逐点示教,该方法最为传统,缺点是繁琐耗时;(2)离线编程,虚拟示教,优点是通过计算机模型完成轨迹点规划,缺点是技术难度大;(3)借助辅助设备实现自动化示教,综合现场示教和计算机仿真处理的优点,通过专用示教设备实现快速示教编程。  本课题研制基于多维力矩传感器的喷涂机器人牵引示教系统,操作简单,无需编程,示教效率高。针对牵引示教相关关键技术,开展了以下研究:  研究多维力矩传感器力矩信息处理技术,并研制机器人牵引示教把手。安装在机器人手臂末端的示教把手,在操作工人的牵引下,会沿着牵引方向产生力矩信号,将该力矩信号分解为六自由度的力矩分量信息,设计了复合滑动加权平均滤波算法处理数据,得到相对准确的牵引位置指令信息。  研究喷涂机器人的轨迹规划算法,依据牵引位置指令信息,得到一系列的运动轨迹点,采用三次样条曲线根据轨迹点进行轨迹拟合,并依据拟合曲线预测轨迹指令,形成运动轨迹并执行,即可实现跟踪牵引方向运动,实现基于多维力传感器的牵引示教。针对于直线、圆弧这类能够用特征点表达的曲线,提出了基于特征点的牵引示教技术,可简化示教动作,提高示教轨迹的精确度。  课题研制了完整的喷涂机器人牵引示教系统,包括基于多维力矩传感器的牵引手柄,数据采集卡,处理计算机等设备。编制了数据处理程序和控制程序,实验和测试结果表明了系统实现了较好的效果,达到了性能指标要求。
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