五自由度打磨噴膠機器人的研制與工作軌跡計算研究.pdf

1、目前機器人技術(shù)正越來越多地被應(yīng)用于制鞋行業(yè)中，鞋底打磨和噴膠作為制鞋工藝中的兩大關(guān)鍵工序，實現(xiàn)其自動化操作能夠大大地提高生產(chǎn)效率及其產(chǎn)品質(zhì)量，并能改善員工的工作環(huán)境。
　　 本文在研究鞋底打磨和噴膠工藝的基礎(chǔ)上，研制出具有五自由度的鞋底打磨噴膠機器人，并利用線結(jié)構(gòu)光三維視覺測量技術(shù)獲得鞋底信息，由此計算出鞋底打磨噴膠工作軌跡，進而通過程序編程實現(xiàn)了鞋底打磨噴膠自動操作。論文的主要工作和研究成果如下：
　　 1、采用串聯(lián)分

2、體式的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計并研制出物理樣機。根據(jù)加工工藝所需自由度及工作空間的要求，五自由度打磨噴膠機器人主要由具有三個移動自由度的工件位置控制平臺和具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的工具頭姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)構(gòu)成。打磨和噴膠可通過更換工具頭機構(gòu)得以方便地實現(xiàn)。
　　 2、利用坐標(biāo)變換法建立了運動學(xué)模型。結(jié)合機器人的結(jié)構(gòu)特點，構(gòu)建了各構(gòu)件坐標(biāo)系統(tǒng)，推導(dǎo)出機器人的運動學(xué)方程，并通過運動仿真分析驗證了其正確性，為運動控制編程奠定基礎(chǔ)。
　　 3、研制出鞋

3、底曲面信息的在線測量裝置。在分析線結(jié)構(gòu)光三維視覺測量技術(shù)的原理、方法及測量模型的基礎(chǔ)上，搭建鞋底掃描實驗裝置，并設(shè)計具有一定寬度的標(biāo)準(zhǔn)平面網(wǎng)格作為攝像機標(biāo)定的靶標(biāo)。應(yīng)用基于徑向排列約束的兩步法對攝像機的內(nèi)外參數(shù)進行標(biāo)定，且經(jīng)計算得到標(biāo)定誤差小于0.4個像素，能滿足實際測量的需要。
　　 4、計算出打磨噴膠的工作軌跡。通過改變光源位置，線激光連續(xù)掃描鞋底面，采集激光光條圖像，計算光條中心，并將其轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。在得到

4、鞋底面的點云數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，擬合成三維掃描線，進而計算出鞋底面的輪廓曲線，最后通過近似計算鞋底面輪廓曲線在鞋底面的一定的偏置曲線得到打磨噴膠工作軌跡。實驗測得，計算得到的軌跡誤差小于1mm，能滿足打磨和噴膠的工藝要求。
　　 5、實驗分析與驗證。從計算所得打磨噴膠工作軌跡中提取出目標(biāo)操作點，并計算操作點的方向，從而得到滿足機器人控制所需的目標(biāo)操作點數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到打磨噴膠機器人世界坐標(biāo)系下，計算出各關(guān)節(jié)變量，編寫運動控制程序，實