吉林大学学报(工学版) ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (2): 547-553.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201502031

• 论文 • 上一篇    下一篇

飞机表面自动喷涂机器人系统与喷涂作业规划

缪东晶1，2，吴聊1，徐静1，陈恳1，3，谢颖1，刘志1   

  1. 1.清华大学 机械工程系机器人及其自动化研究室，北京，100084；
    2.中国计量科学研究院，北京 100029；
    3.清华大学 摩擦学国家重点实验室，北京，100084
  • 收稿日期:2013-07-26 出版日期:2015-04-01 发布日期:2015-04-01
  • 通讯作者: 陈恳(1956)，男，教授，博士生导师.研究方向:机器人与仿生学，特种移动与操作与机器人技术及其应用，机电系统集成及其自动化.E-mail:kenchen@tsinghua.edu.cn
  • 作者简介:缪东晶(1985)，男，博士研究生.研究方向:机器人轨迹规划.E-mail:mdj09@mails.tsinghua.edu.cn
  • 基金资助:
    “863”国家高技术研究发展计划项目(2009AA043701)；摩擦学国家重点实验室基金项目(SKLT09A03)；国家自然科学基金项目(50975148，51105219).

Automatic spraying robot system for aircraft surfaces and spraying operation planning

MIAO Dong-jing1,2,WU Liao1,XU Jing1,CHEN Ken1,3,XIE Ying1,LIU Zhi1   

  1. 1.Robotics & Automation LAB, Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084,China;
    2.Natioanl Institute of Metrology,Beijing 100029,China;
    3.State Key Laboratory of Tribology, Tsinghua University, Beijing 100084, China
  • Received:2013-07-26 Online:2015-04-01 Published:2015-04-01

RICH HTML

0   

PDF (PC)

721

摘要： 提出了一种适用于飞机等具有大型自由曲面产品自动喷涂的机器人系统，介绍了该系统的机械结构布局与控制系统结构，在分析喷涂作业流程的基础上，对喷涂作业规划方法中的关键技术如飞机位姿标定、喷枪轨迹规划等进行了研究，并基于CATIA二次开发技术，开发了控制系统软件，将喷涂作业的所有环节对应的软件操作均无缝地集成到CATIA平台中。在模拟工件上进行喷涂试验，结果表明:该机器人系统自动化程度高，运行稳定可靠，能有效提高涂层质量。

关键词: 工业机器人技术, 大型自由曲面, 自动化喷涂, 喷枪轨迹规划

Abstract: A robot system proposed in this paper can be used to automatic spraying for aircraft and other products with large-scale free-form surfaces. The mechanical structure and control system structure of the spray system are described. The spraying operation process is analyzed in details, and the technologies related to the spraying operation planning, such as aircraft pose calibration and spray gun trajectory planning, are studied. Based on CATIA secondary development, the control software of the spraying system is developed, which seamlessly integrates all the software operations corresponding to the whole spraying process into ACTIA platform. Spray tests on the workpiece demonstrate that the robot system is running stable and reliable with high automation, which can effectively improve the coating quality.

Key words: industrial robot technology, large-scale free-form surface, automatic spraying, spray gun trajectory planning

中图分类号: 

  • TP242
[1] 王宗田,刘立刚.ESTA喷涂机与机器人喷涂对油漆车身外观NAP值的影响[J].现代涂料与涂装,2009,12(12):28-31.
Wang Zong-tian, Liu Li-gang. The impact of ESTA spray painting equipments and robot spraying on paint body appearance NPA[J]. Modern Paint& Finishing, 2009, 12(12):28-31.
[2] 邵君奕.复杂曲管冗余喷涂机器人运动规划与振动抑制研究[D].北京:清华大学精密仪器与机械学系,2011.
Shao Jun-yi. Research on motion planning and vibration suppression for complex curved pipe redundant spraying robot[D]. Beijing:Department of Precision Instruments and Mechanology,Tsinghua University, 2011.
[3] Seegmiller N A, Bailiff J A, Franks R K. Precision robotic coating application and thickness control optimization for F-35 final finishes[J]. SAE International Journal of Aerospace, 2010, 2(1): 284-290.

[4] Lande M, Renault A, Tessler L P. Robot system[P]. United States Patent: 5138904, 1992-8-18.
[5] Berry H K. Robotic painting of aircraft using the SAFARI painting system[C]∥Aerospace and Electronics Conference. Dayton: IEEE, 1993: 862-868.
[6] 刘亚威.机器人喷涂在F-35的应用[J].航空科学技术, 2011, 7(5): 16-18.
Liu Ya-wei. Robotic approach for F-35 stealth coatings[J]. Aeronautical Science & Technology, 2011, 7(5): 16-18.
[7] Thornton J. DELMIA Simulations help Lockheed Martin Ft. Worth put final coatings on F-35 aircraft-with precision[EB/OL].[2013-06-05].http://www.microstationconnections.com/print_article.php?cpfeatureid=20917.
[8] 范玉青,梅中义,陶剑.大型飞机数字化制造工程[M].北京:航空工业出版社,2011:213-214.
[9] Arun K S, Huang T S, Blostein S D. Least-squares fitting of two 3-D point sets[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 1987, 9(5): 698-700.
[10] 蔡自兴.机器人学[M].北京:清华大学出版社,2009:45-46.
[11] DELMIACORP. DELMIA IGRIP: The Robotic Simulation and Off-Line Programming Solution[EB/OL].[2013-04-26].http://www.gotems.co.kr/delmia/DELMIA_IGRIP.pdf.
[12] ABB Robotics. Operating Manual RobotStudio 5.15[EB/OL]. [2013-04-02]http://www.abb.com/product/seit p327/78fb236cae7e605dc1256f1e002a892c.aspx.
[13] Sheng W H, Ning X, Song M, et al. Automated CAD guided robot path planning for spray painting of compound surfaces[C]∥2000 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Takamatsu: IEEE, 2000:1918-1923.
[1] 李战东,陶建国,罗阳,孙浩,丁亮,邓宗全. 核电水池推力附着机器人系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1820-1826.
[2] 王林, 王洪光, 宋屹峰, 潘新安, 张宏志. 输电线路悬垂绝缘子清扫机器人行为规划[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 518-525.
[3] 谢志江, 吴小勇, 范乃吉, 郭宗环, 袁岳军, 王康. 神光-III精密装校平台运动学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1504-1511.
[4] 许金凯, 王煜天, 张世忠. 驱动冗余重型并联机构的动力学性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1138-1143.
[5] 柴汇, 荣学文, 唐兴鹏, 李贻斌, 张勤, 李岳炀. 基于能量规划的崎岖地面四足机器人平面跳跃控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 557-566.
[6] 杨智勇, 吴功平, 王伟, 郭磊, 杨守东, 曹琪, 张义杰, 胡鹏. 高压巡检机器人下坡节能控速方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 567-576.
[7] 周于, 付成龙, 陈恳. 具有弹性负载的单足机器人被动跳跃节能分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(6): 1987-1994.
[8] 曹福成, 邢笑雪, 李元春, 赵希禄. 下肢康复机器人轨迹自适应滑模阻抗控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1602-1608.
[9] 张帅帅, 荣学文, 李贻斌, 李彬. 崎岖地形环境下四足机器人的静步态规划方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(4): 1287-1296.
[10] 霍希建, 刘伊威, 姜力, 夏晶, 刘宏. 具有关节限位的7R仿人机械臂逆运动学优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(1): 213-220.
[11] 刘逸群, 邓宗全, 赵亮, 丁亮, 佟志忠, 高海波. 液压驱动六足机器人步行腿性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(5): 1512-1518.
[12] 李贞辉, 王洪光, 王越超, 姜勇, 岳湘. 输电线巡检机器人自主抓线的控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(5): 1519-1526.
[13] 骆海涛, 周维佳, 王洪光, 武加锋. 搅拌摩擦焊机器人典型工况下的受载分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(3): 884-891.
[14] 陈杰, 莫玮. 履带式移动机械臂的自适应模糊滑模控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(3): 892-898.
[15] 管成，王飞，张登雨. 基于NURBS的挖掘机器人时间最优轨迹规划[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(2): 540-546.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发