一种基于工业机器人的曲面图案自动喷绘方法

《IEEE Access》：An Automatic Spray Printing Method for Curved Patterns Using Industrial Robots

　　

摘要：

本文提出了一种利用工业机器人对复杂曲面进行高精度功能图案自动喷印的轨迹规划方法。开发了一种具有双角度约束的种子面邻域生长算法，以实现基于自适应曲率的曲面分割。结合凹多边形分解策略，该方法解决了曲率突变和复杂边界区域的轨迹断裂问题，这是传统切片方法的一个常见局限。通过将平行切片平面与分割区域相交生成连续平滑的轨迹，随后进行拉格朗日插值以及栅格化路径规划。通过机器人逆运动学实现喷头的协调控制。搭建了一个由六自由度工业机器人和旋转多头喷涂工具组成的实验平台来验证该方法。仿真和实验表明，可以为具有复杂凹多边形边界的图案生成连续轨迹，且所有路径均无碰撞且可达。使用坐标测量机在圆柱体和球体基底上进行定量评估显示，轨迹精度误差不超过0.12毫米，验证了所提方法的几何精度和鲁棒性。该几何方法可以有效实现对复杂表面的高精度自动喷印，并支持曲面电子制造及类似的喷涂场景。