复杂内曲面喷涂过程建模与冗余喷涂机器人多维轨迹优化研究

项目名称： 复杂内曲面喷涂过程建模与冗余喷涂机器人多维轨迹优化研究

项目编号： No.61403226

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 王国磊

作者单位： 清华大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 面向复杂内曲面冗余度喷涂机器人，针对理论喷涂模型缺乏、轨迹优化研究不充分、末端振动导致的涂层厚度难以控制、均匀性差的核心理论问题开展研究：1）基于计算流体力学方法对传统喷涂模型中忽略的上漆率因素进行量化分析，在此基础上提出一种新的多变量复杂内曲面涂层厚度沉积速率模型，解决了复杂内曲面喷涂轨迹优化和涂层厚度精确控制缺乏理论依据的根本性问题。2）提出一种喷枪轨迹的多维参数化方法，以及多维喷枪路径的优化模型，实现对喷涂速率、喷涂流量、喷涂距离、喷涂角度的组合优化，为提高复杂内曲面涂层厚度均匀性提出了创新性解决办法。3）为克服冗余机器人喷涂时末端振动较大的结构性缺陷，同时满足复杂内曲面喷涂时的末端轨迹跟踪和避障要求，提出一种位置、速度和加速度层面的关节轨迹优化方法。本研究对揭示内表面喷涂机理，提高内表面喷涂精度，克服冗余机器人自身弱刚性缺陷，推进内表面、冗余机器人的发展和应用，具有十分重要的意义。

中文关键词： 喷枪流场；计算流体力学；多变量涂层沉积模型；参数化轨迹；关节轨迹优化

英文摘要： Our research concentrates on poor coating thickness uniformity and difficult film thickness control problem of complex inner surface redundant spraying robot, caused by lack of theoretical model, insufficient research of trajectory optimization and end vi

英文关键词： spray flow field；computational fluid dynamics；multivariable paint deposition model；parametric trajectory；joint trajectory optimization