喷漆机器人应用技术研究与未来展望

目前在我国,还没有完全意义上的独立生产喷涂机器人的厂家,机器人市场大多为欧美、日本、韩国等国的生产厂家所垄断。近年来,我国的一些企业积极与高校开展喷涂机器人的项目合作,进一步推动我国喷涂机器人技术的成熟,普及与应用。

喷涂。主要用于手机、计算机键盘等小型电子产品外壳的喷涂作业，该机器人结构简单、操作简便易行，且成本较低。但系统功能单一，一般只能用于小型件的喷涂作业。

1.4 固定式多自由度喷涂机器

这种机器人常固定于喷涂生产线的两侧，作业时被工件通过输送带送入生产线，再由机器人对工件进行喷涂作业，这种机器人常为回转式关节型机器人，常见的是5、6自由度关节机器人。机器人的控制系统常采用在工控机上插入输入输出I/O卡和运动控制卡的模式，再通过计算机高级语言编程实现整个喷涂作业过程的自动化，可适用于各种不同场合的喷涂作业需要

2、喷涂机器人运行方式

2.1 示教型喷涂机器人

这种方式必须首先确定机器人在喷涂件表面的运动轨迹，先操纵机器人沿运动轨迹空走一遍，即对机器人进行示教。在示教过程中，机器人记录下各个示教点的轨迹坐标，在真正喷涂过程中，机器人根据先前记录下来的示教点对工件进行自动喷涂作业，示教点之间的曲线部分采用插补算法确定各个插补点坐标，以逼近原曲线轨迹，最后通过机器人正逆解运算求出每一关节转过的角度。

2.2 离线编程式喷涂机器人

这种方式首先获取被喷涂对象的立体几何形状，然后采用各种算法确定出工件表面的喷涂点坐标，机器人根据已确定的点坐标进行自动喷涂作业。喷涂点之间的曲线部分通过插补运算确定插补点坐标，以逼近原曲面，最后通过机器人正逆解运算将插补坐标从三维空间转换成各个关节角度空间。

3、喷涂机器人的控制方式

工业中应用的机器人控制系统一般采用二级控制方式，其中工控机充当主控制器，用于整个控制流程的协调与调度，第二级控制器用于喷涂机器人的运动控制。一种工控机加DSP的控制模式，工控机充当一级控制器，负责系统管理，机器人语言编译与人机接口等功能；DSP充当二级控制器，主要负责机器人的运动控制，包括了机器人运动正逆解运算、插补运算、关节的位置控制等功能。工控机与DSP不直接进行通讯，通过公用内存交换数据，工控机与DSP均可从该内存中读取数据，以达到通讯的目的。

当前比较通用的是工控机加上运动控制卡的模式，即将运动控制卡插入工控机的PCI插槽中，工控机与运动控制卡之间通过PCI总线进行通讯。工控机负责系统的文件管理、系统参数设置、机器人语言的解释、示教检查、系统程序的协调调度、故障诊断、机器人运动学正逆解与插补运算等功能。运动控制卡只担负机器人的运动控制功能，增强了机器人运动的实时性。人机接口功能由插在工控机上专用的I/O卡来完成，I/O卡将设备运行状况、行程限位开关等信息以开关量的形式实时反馈给工控机，工控机根据读取到的信息做出相应的反应。示教盒与主机通过RS232总线进行通讯。控制系统硬件结构通常包括了工控机、运动控制卡、I/O卡、示教盒、伺服电机等部件，硬件控制系统结构如图1所示。

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