第3期 2017年3月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Techniquc
文章编号：10012265(2017)03006806
DOI: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 03. 018
喷涂机器人高精度运动控制算法研究
陈颖峰1,3，王玉红”，胡祝兵"，阔宏伟
No.3 Mar.2017
（1.河北省高等学校工业数据通信与自动化仪表应用技术研发中心研发部，河北承德
067000;2
解放军第二六六医院信息科，河北承德067000；3.承德石油高等专科学校电气与电子工程系，河北承德067000;4.哈尔滨工程大学机电工程学院，哈尔滨150001）
摘要：针对6自由度喷涂器人的运动控制问题，进行了相关高精度控制算法的研究。首先，建立了基于D-H法的连杆坐标系，其次从正、逆运动学建模两个方面对喷涂机器人进行了运动控制描述分别通过Manocha消元法和拟牛频选代法对喷涂机器人逆运动学在示教再现和连续轨迹的应用场录下的计算方法进行了系统研究。最后，利用MATLAB绘图工具箱对研筑结采进行了仿真实验，验证了正、逆运动学正确性和逆运动学的快速性和高效性。该算法改进了消元法中运算时间长达秒级
的问题，使递解算法可实际运用于机器人实时控制系统中。关键词：6自由度；喷涂机器人；斜交皖；运动学仿真；D-H法
中图分类号：TH166;TG659
文献标识码：A
Research on High Precision Control Algorithm for Spraying Robot CHEN Ying-feng'-, WANG Yu-hong’, HU Zhu-bing', YAN Hong-wei
( 1. R&D department, Industrial Data Communications And Automation Instrumentation Application Technology Research and Development Center of Hebei Province , Chengde Hebei 067000, China ; 2. Information Depart-ment ,Second People s Hospital of PLA, Chengde Hebei 067000, China)
Abstract : Aiming at the motion control problem of 6 DOF painting robots, the related algorithms are stud-ied. Firstly, the link coordinate system based on D-H method is established. Secondly, the motion control of the painting robot is described from two aspects: the forward and inverse kinematics modeling- The Manocha elimination method and quasi-Newton iteration method are used to study the inverse kinematics of the painting robot in teaching scenes reproduction and continuous trajectory application. Finally, the simula tion results of the research are simulated by MATLAB toolbox. The correctness and inverse kinematics of the forward and inverse kinematics are proved to be fast and efficient. The algorithm improves the compu-ting time of the elimination method up to the second level, so that the inverse algorithm can be applied to the real-time control system of the robot
Key words: six DOF; spraying robot; skew wrist; kinematics simulation; D-H method
0引言
随着工业机器人的发展，6自由度机器人相关技术已经较为成熟，使用已经趋于普途。但对于喷涂机器人，国内自主研发领域较国外颇为落后，多数喷涂机器人产品所使用的机构依然与传统6自由度机器人相同，其缺点和限制是极为明显的。
对于传统6自由度结构受其后3轴轴线正交于
点的形式限制，喷涂管线从内部走线容易打节进而折断，不易于机器人的维护保养；而国外公司除ABB公
收稿日期：20161018；修回日期：20161116
*基金项目：国家自然科学基金项目资助（51279221，51179035）
司采用自主知识产权的手腕外，均偏向于采用斜交手腕，其内部走线不易打结，后3关节运动范围大等优势，均使得这种结构在喷涂的应用场景中大放异彩
斜交手腕与传统的正交手在运动学逆解运算方面的难度差异极大，其机构设计不符合Pieper准则[] 即6自由度串联机器人道运动学具有封闭解必须满足如下两个条件之一：
(1)三个相邻关节轴线交于一点；(2)三个相邻关节轴线相互平行，
目前市场上的机器人产品，传统6自由度机器人
作者简介：陈赖峰(1972一），男，河北承德人，河北省高等学校工业数据通信与自动化仪表应用技术研发中心頭士研究生，研究方向为电子技术应
用和机器人自动化,(Email)cyf_1972@163. com
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