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风力机轮毂作为风力发电机叶片的安装部件,工作环境恶劣。轮毂表面涂装质量的好坏将影响到风机对风能的利用率,利用喷涂机器人对轮毂进行均匀、高效地保护就显得尤为重要。合适的工艺参数和快速、准确的运动学求解算法是轨迹规划的研究基础;而良好的轨迹规划方法又是实现轮毂表面均匀喷涂的关键。文章通过一系列分析计算和轨迹的运动仿真试验,最终实现了轮毂表面的喷涂轨迹规划。主要研究内容为:(1)对影响喷涂表面质量的主要因素进行了分析。建立了β分布喷涂数学模型,重点对喷涂高度、喷枪速度和喷涂轨迹间距这三个主要影响因素进行分析并仿真,最后确定出适合轮毂喷涂的主要工艺参数。(2)采用基于STL模型生成轮毂喷涂轨迹的方法。在MATLAB中读取轮毂STL模型顶点和法向矢量数据,根据喷涂工艺参数,利用改进分层切片算法对其进行了切片处理,得到了三角形片体与切平面的交点集,将数据点沿着法向矢量偏置一个喷涂高度,最终得到了机器人运动的喷涂路径点。(3)以IRB4400喷涂机器人为研究对象对其运动学进行了分析。针对传统逆运动学解析法求解复杂的缺点,提出了运用BP神经网络对机器人的逆运动学进行求解的算法。在Robot Tools中编程实现了对机器人工作空间的仿真,以及逆运动学算法的验证,证明了运动学求解算法是有效的。(4)在笛卡尔空间内对喷涂路径点进行了空间直线插补和圆弧插补;在关节空间中对多项式插补进行了分析,并针对其无法提供匀速控制的问题,提出了能约束速度的五段S曲线加减速插补方式。以离线编程软件Robot Studio为仿真验证平台,用两台IRB4400喷涂机器人对轮毂的喷涂轨迹进行运动学仿真,并进行RAPID编程,得到了光滑、平稳的喷枪末端轨迹曲线和关节角变化曲线,验证了轮毂喷涂轨迹规划的合理性。