5.3噴塗機器人的位姿精度與標定
影響噴塗機器人位姿的精度有多方面的原因,從大體上講可分為靜態與動態因素。靜態因素包括了製造、裝配時所帶來的機器人本體機械結構上的誤差;由外界溫度的改變和長期的磨損而引起的機械部件的尺寸變化,由此造成機器人位姿的誤差。動態因素主要是由外力所引起的機械部件本身的彈性變形所帶來的機器人運動誤差。為解決以上因素所造成的機器人位姿誤差,必須在使用前對機器人進行標定,建立機器人的參照模型,目前用於機器人標定的技術有基於三坐標測量儀的標定、基於雷射跟蹤儀的機器人標定以及基於CCD的機器人標定。根據機器人實際運行時的位姿與參照模型間的誤差,建立機器人補償機制,以進一步提高機器人噴塗作業的精度。
5.4噴塗機器人的控制
噴塗機器人的控制較為常用的仍是傳統的PID理論,在實際的應用中,噴塗機器人機械臂的長度往往很長,當整個機械臂伸展開時大約可達到2m的長度,且運行速度較高,各關節間的動力學效應非常顯著,不能忽略,從而造成機器人各關節的被控對象模型是時變的。而傳統PID理論的比例(P)、積分(I)、微分(D)參數的整定是建立在關節傳遞函數模型為定值基礎之上的,這對傳統的基於系統動力模型的控制理論帶來了挑戰。此外,實際工業現場往往存在有各種不確定的幹擾,也會對PID控制器造成影響。以上兩個因素決定了PID控制器必須具備一定的自適應性,其比例、積分、微分參數應能夠隨著外界環境的改變而自動的變化。智能控制理論的提出與發展為問題的解決帶來了新的思路。智能控制是人工智慧、生物學與自動控制原理結合的產物,是一種模仿生物某些運行機制的、非傳統的控制方法。將神經網絡、模糊理論、人工免疫、遺傳進化等智能控制算法與PID理論相結合,用於PID參數的整定,成為未來機器人控制發展的趨勢。
6、結論
本文介紹了噴塗機器人技術的研究進展情況,敘述了常見的噴塗機器人種類、運行方式、控制方式及其控制系統的結構體系,深入分析噴塗機器人的主要技術難點。
展望未來,噴塗機器人離線編程技術方面,基於視覺的工件CAD模型構建方式與通過建立工件表面塗層累積量數學模型的機器人路徑規劃方法是未來發展的方向。機器人的位姿精度與標定技術方面,基於CCD的標定法是趨勢。機器人控制領域,新型智能控制算法之間、智能算法與傳統PID控制算法間的融合與應用是未來機器人控制發展的趨勢。隨著傳感檢測技術與人工智慧的發展,未來的噴塗機器人將具備實時檢測,實時自主規劃噴塗路徑的能力,噴塗機器人將進一步朝著智能化的方向發展。