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杭州电子科技大学硕士学位论文





喷涂机器人运动轨迹规划及控制




研 究 生： 王慧琛
指导教师： 杨成忠 教授



2014 年 12 月
Dissertation Submitted to Hangzhou Dianzi University
for the Degree of Master




The Trajectory Planning and Control of Painting
Robot






Candidate: Wang Huichen
Supervisor: Prof. Yang Chengzhong





December, 2014
杭州电子科技大学硕士学位论文
摘 要
喷涂机器人是可以自动进行喷涂的一种先进生产装备。目前在国内，喷涂作业主
要是靠人工完成，喷涂的质量受喷涂工人技术的娴熟程度影响明显。此外喷涂作业的
环境又十分恶劣，油漆对人体伤害很大。不仅为了提高生产效率，也为了工人的身体
健康，喷涂自动化势在必行。
本课题通过对防盗门与门框的喷涂过程与工艺进行深入的研究与分析，重点研究
了喷枪的轨迹规划问题，对工业控制过程中常见的防盗门和门框的喷涂进行了轨迹规
划，并利用轨迹空间转换实现喷枪轨迹到运动控制之间的转换。具体研究内容如下：
（1）对防盗门的轨迹规划与控制的系统要求进行了研究与分析，设计了喷涂规划
系统框架组成，并在此基础上提出了几个关键技术要求。
（2）研究了喷枪运动轨迹的规划问题。建立喷涂漆膜厚度的数学模型，确定使喷
涂均匀化的喷涂间距；设计对比了两种喷涂均匀性的方法，并对其进行了仿真实验；
在喷涂轨迹划中应用标准单元的思想对防盗门和门框进行了路径规划与仿真。
（3）喷涂轨迹的空间转换。研究与分析机器人的机械结构，并根据机械结构建立
喷涂机器人的连杆坐标系；设计了空间转换算法，通过空间转换把规划轨迹上的关键
点转换到机器人各个关节轴上，从而实现喷涂轨迹的空间转换。
（4）对标准的防盗门与门框进行喷涂过程的仿真，验证其可行性；对各个关节
轴的运动进行了仿真，并对喷涂中腕关节的控制进行了研究。

关键词：喷涂机器人，高斯模型，轨迹规划，空间转换
I
杭州电子科技大学硕士学位论文
ABSTRACT
Spraying robot is an advanced automatic production equipment for spraying. At present
in China, spraying operations mainly done manually and the quality is also affected by
spraying degree of skilled technical workers. Spraying operations environment is very
harsh, and has a great impact on people’s health. Not only in order to improve the
production efficiency, but also for workers’ health, automation of spraying is imperative.
This paper