本書共分十章。第一章主要敘述智能噴涂機器人國內外發展現狀及應用情況，第二章介紹六自由度的噴涂機器人運動學和動力學分析方法和相關的標定、辨識方法。第三章到第八章主要詳細介紹噴涂機器人的核心理論和關鍵技術，包括機器人運動可靠性分析方法、助力拖動示教技術、主從示教技術、動態性能監控系統、基于數字孿生的離線編程系統和多機協同噴涂技術。最后兩章是噴涂機器人關鍵技術的示范應用，包括面向多種行業應用的自動化噴涂生產線和噴涂工作站研發，以及智能噴涂共享工廠的推廣及應用。本書主要針對智能噴涂機器人關鍵技術及應用，詳細介紹了噴涂機器人運動建模、精度與可靠性分析、主從示教系統、助力拖動示教、基于數字孿生的離線系統編程、面向定制迷彩的軌跡規劃、多機協同噴涂及系統動態監控技術等內容，并闡述了智能噴涂機器人在家具、鋼結構及迷彩噴涂等方面的典型應用，總結了智能化柔性噴涂生產線和智能噴涂共享中心的研究進展。
目錄
叢書序
前言
第1章 緒論1
1.1 噴涂機器人概述1
1.1.1 噴涂機器人的基本概念1
1.1.2 噴涂機器人的主要特點2
1.2 智能噴涂機器人關鍵技術概述3
1.3 智能噴涂機器人國內外研究現狀4
1.4 本章小結21
參考文獻23
第2章 噴涂機器人運動學與動力學研究30
2.1 噴涂機器人運動學建模與分析30
2.1.1 基于D-H法的運動學建模30
2.1.2 基于旋量法的運動學建模37
2.1.3 噴涂機器人逆運動學求解與仿真40
2.2 噴涂機器人動力學建模與分析44
2.2.1 拉格朗日動力學建模方法44
2.2.2 噴涂機器人動力學模型仿真驗證46
2.2.3 噴涂機器人動力模型Adams仿真驗證50
2.3 噴涂機器人動力學參數辨識52
2.3.1 噴涂機器人動力學參數線性化52
2.3.2 動力學參數辨識的激勵軌跡選取54
2.3.3 基于條件數的激勵軌跡優化55
2.3.4 噴涂機器人動力學參數辨識仿真60
2.4 本章小結62
參考文獻63
第3章 噴涂機器人的運動精度與可靠性分析65
3.1 噴涂機器人運動學標定65
3.1.1 運動學標定流程65
3.1.2 噴涂機器人定位誤差模型的建立66
3.1.3 噴涂機器人運動學標定實驗68
3.2 噴涂機器人運動精度測量72
3.3 噴涂機器人運動精度誤差分析74
3.3.1 運動精度誤差影響因素74
3.3.2 鏈傳動誤差分析75
3.4 基于鏈傳動的噴涂機器人軌跡精度可靠性分析78
3.4.1 噴涂機器人運動誤差模型78
3.4.2 噴涂機器人末端軌跡精度可靠性仿真81
3.4.3 噴涂機器人末端軌跡精度測量實驗84
3.5 本章小結88
參考文獻88
第4章 噴涂機器人軌跡規劃及迷彩噴涂路徑規劃90
4.1 噴涂機器人軌跡規劃分析及驗證90
4.1.1 關節空間軌跡規劃90
4.1.2 笛卡兒空間軌跡規劃93
4.2 基于神經網絡的迷彩噴涂路徑規劃102
4.2.1 噴涂沉積模型的建立與分析102
4.2.2 基于生物激勵神經網絡的全覆蓋路徑規劃106
4.2.3 路徑規劃算法的仿真驗證109
4.3 基于圖像處理的數碼迷彩噴涂路徑規劃112
4.3.1 數碼迷彩的設計112
4.3.2 數碼迷彩色塊的處理114
4.4 迷彩圖案的三維矩陣映射121
4.4.1 圖形三維幾何變換121
4.4.2 迷彩圖案的三維映射124
4.4.3 噴槍三維路徑規劃127
4.5 本章小結128
參考文獻128
第5章 智能噴涂機器人主從及助力拖動示教技術131
5.1 噴涂機器人主從示教系統設計131
5.1.1 系統平臺整體設計131
5.1.2 系統硬件設計132
5.1.3 人機交互系統設計136
5.2 噴涂機器人主從示教控制系統策略研究139
5.2.1 噴涂機器人主從控制策略139
5.2.2 基于笛卡兒空間的主從映射算法140
5.2.3 改進的自適應帶限多線性傅里葉擬合器濾波142
5.2.4 基于主從示教的軌跡規劃144
5.3 基于力傳感器的拖動助力示教技術149
5.3.1 噴涂機器人助力拖動方法149
5.3.2 基于動力學的氣缸助力控制方案150
5.3.3 助力拖動氣壓控制神經網絡模型155
5.4 噴涂機器人示教系統仿真與噴涂實驗160
5.4.1 拖動示教助力控制結果仿真驗證160
5.4.2 噴涂機器人主從示教系統噴涂實驗163
5.5 本章小結168
參考文獻168
第6章 基于數字孿生的智能噴涂機器人離線編程系統170
6.1 基于數字孿生的機器人離線編程系統架構170
6.1.1 數字孿生五維模型簡介170
6.1.2 離線編程系統工作原理與實現方案172
6.1.3 離線編程系統開發環境175
6.2 虛擬仿真環境下的離線編程系統176
6.2.1 虛擬仿真環境176
6.2.2 編程系統面板簡介178
6.3 離線編程系統關鍵模塊程序183
6.3.1 噴涂機器人正逆運動學程序算法183
6.3.2 軌跡規劃程序算法研究185
6.3.3 系統離線示教與編程面板主要程序算法187
6.3.4 系統數字孿生面板主要程序算法190
6.4 噴涂機器人離線編程系統測試與實驗192
6.4.1 離線編程系統測試192
6.4.2 虛實機器人實時隨動實驗195
6.5 本章小結198
參考文獻198
第7章 智能噴涂生產線多機協同與動態監控技術200
7.1 多機器人系統協同與協調機制200
7.1.1 多機器人系統體系結構200
7.1.2 基于模型預測PID的生產線自適應控制技術201
7.1.3 多噴涂機器人系統環境感知與建模202
7.2 智能噴涂生產線動態監控系統204
7.2.1 動態監控系統總體構架204
7.2.2 動態監控系統模塊介紹207
7.3 噴涂生產線系統動態監控軟件開發與測試209
7.3.1 軟件開發環境與需求209
7.3.2 動態監控軟件交互界面210
7.3.3 監控軟件系統執行方案211
7.3.4 動態監控系統軟件測試214
7.4 智能噴涂生產線多機協同系統實驗217
7.4.1 智能多機噴涂生產線介紹217
7.4.2 噴涂生產線多機協同噴涂系統219
7.4.3 協同噴涂實驗過程及數據分析224
7.5 本章小結228
參考文獻228
第8章 智能噴涂機器人柔性化生產線研發230
8.1 噴涂機器人柔性化生產線概述230
8.1.1 常用噴涂方法230
8.1.2 智能噴涂機器人柔性化生產線主要組成部分233
8.2 噴涂機器人家具生產線柔性化編程解決方案243
8.2.1 平板類家具解決方案243
8.2.2 整裝家具機器人噴涂解決方案248
8.3 機器人噴涂家具產品工藝驗證與測試251
8.3.1 機器人噴涂通用參數251
8.3.2 機器人噴涂板件測試258
8.4 噴涂機器人家具噴涂柔性化生產線案例261
8.4.1 整裝椅子機器人噴涂生產線261
8.4.2 實木床柔性化噴涂生產線262
8.4.3 浴室柜產品柔性化噴涂生產線264
8.5 本章小結267
參考文獻267
第9章 智能噴涂機器人典型應用268
9.1 智能噴涂機器人在鋼結構噴涂中的應用268
9.1.1 鋼結構自動噴涂路徑規劃系統269
9.1.2 軌跡規劃技術在鋼結構噴涂的應用271
9.1.3 鋼結構自動噴涂軌跡軟件系統274
9.2 智能噴涂機器人在家具噴涂中的應用277
9.2.1 視覺編程技術在家具噴涂中的應用277
9.2.2 智能噴涂機器人工作站在家具噴涂中的應用283
9.3 智能噴涂機器人在定制圖案噴涂中的應用286
9.3.1 面向數碼迷彩的噴涂實驗平臺搭建286
9.3.2 數碼迷彩噴涂實驗驗證291
9.3.3 個性化圖案機器人噴涂的應用293
9.4 智能噴涂共享中心的規劃與應用295
9.4.1 共享噴涂中心新模式的優勢295
9.4.2 家具噴涂中心的規劃建設296
9.4.3 家具噴涂中心的典型應用305
9.5 本章小結306
參考文獻306
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