发布时间：2020.09.11 点击数：
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喷涂机器人是一种主要用于表面涂覆工作的特殊机器人,是机器人技术和表面喷涂工艺相结合的产物。喷涂机器人能满足环保、效率和柔性生产的需要,因而在现代化的喷涂线上有望全部替代人工操作。涂层的厚度、均匀度、光泽度和丰满度等是评价涂装表面质量的重要指标。而在工业领域,特别是机械表面的涂装,则对厚度和均匀度提出了更为严格的要求 。喷涂机器人容易满足安全环保 、高效和高质量的喷涂要求,是未来自动化涂装发展的必然趋势。
国外机器人技术演变及发展
在国外,机器人喷涂已经成为一项比较成熟的技术，有着三十多年的研究和发展历史。目前,国外尤以喷枪的建模分析和轨迹优化的研究居多。1986年,Klein首次探讨了喷涂机器人的离线编程技术,建立了喷涂离线编程系统,并能进行交互式设计和喷枪仿真与机器人的运动轨迹分析。1999年,Balkan等人用实验方法建立了涂料的分布方程,在此基础上探讨了喷枪模型在平面上的轨迹优化方法,并完成了实验研究。2001年,Arikan等人开发了一种喷涂机器人离线编程系统,实现了在线控制涂层厚度 。2005年,Sheng等人提出了复杂自由曲面上喷涂机器人喷枪路径规划方法,通过建立优化目标函数来优化喷涂机器人喷枪路径模式及行走方向。2009年,Chen等人将基于曲面CAD模型的喷涂机器人轨迹规划方法与Atkar的方法进行比较,讨论了两种方法的优缺点 。2011年,Gyorfi等人考虑到喷枪路径规划时的约束问题,用遗传算法和图搜索方法实现了方案优化。
国内机器人发展及现状
国内的喷涂机器人近年来也有了长足的发展。1991年,北京机械工业自动化研究所完成了我国第一条自动喷涂生产线,还开发了PJ系列电液伺服喷涂和EP系列的电动喷涂机器人。国内的喷涂机器人研究成果主要集中在两个方面:(1)喷涂机器人的构型、运动学和动力学分析 。(2)喷涂机器人的轨迹规划和运动仿真等问题。彭商贤等人对喷涂机器人的手臂静动特性进行了研究 。王战中等人对非球形手腕6R串联喷涂机器人采用矩阵方程和方向余弦进行了逆运动学分析。杜亮等人对喷涂机器人的各关节和喷枪之间的关系进行了计算,并对机器人的结构进行了分析。国内的其他学者还对涂层的厚度 、均匀性等进行了研究。
现阶段,我国大部分工业制造业的喷涂还依靠传统的手工方式进行。为满足精度和美观控制,往往需要进行额外的打磨和补喷。导致人工喷涂的劳动强度大、作业效率低,并且对工人的身体造成较大的伤害 。制造业中的工业设备,普遍具有结构复杂、工作环境恶劣、可靠性要求高 、成本低及重量轻等特点。而大小不一复杂的设备制造中通常研制周期长,加之更新换代快,市场竞争激烈，要在激烈的市场中占有一定份额，就必须跨入智能喷涂这道坎。因此,在工业、制造业领域对智能喷涂机器人的需求比较迫切。
目前机器人在企业中的应用及问题
目前喷涂行业留有三种喷涂技术 ：第一种是纯工人；对普遍简单结构的机械完成速度快，但对工人技术水平要求较高，易发职业病、惰性较强、质量根据工人的技术高低来决定。第二种是往复机： 对简单维度与结构的物品喷涂速度快，对一些细小复杂部位需要人工补装 、且只适合平板工件。第三种是智能机器人，它解决了复杂工件，虽在一定程度上实现了离线编程，但编程速度较慢 ，运动轨迹柔性且慢、需要技术人才编程、示教，以及后期保养苛刻。
现有的喷涂机器人涂层厚度均匀性与喷涂时间相互制约的问题，适用的工件不宜过大 ，形状也不宜太复杂。
基于国内外劳动者生产水平的差异,直接照搬国外的生产线普遍存“水土不服”的问题。一部分代价不菲的进口喷涂机器人往往处于闲置状态,甚至出现不能正常运行的情况。还有少数企业采用机器加人工的半自动喷涂模式。这往往会造成喷涂质量不高的现象,也会不可避免地对工人身体造成伤害 。因而开发适合国内生产需求的高精度喷涂机器人且符合现阶段企业环境的智能喷涂机器人尤为重要 。
智能应用的升级
2016底浙江机器人智能研究院第一代智能涂装机器人研制成功 ，通过提取人手喷涂的示教轨迹参数，完美复现人手的喷涂动作 。适用于尺寸形状复杂、更换频繁的喷涂工件，实现了行业创新的技术。解决了行业现存的以下问题 ：
1.效率高、易维护
直接通过人工持枪示教，同时编程 、效果显示。作业速度快，可适应快速流水线 。可插件结构和模块化的设计 ，快速更换元器。部件维护可接近性好，便于维护保养。
2. 提高喷涂质量和材料使用率
1:1高精度涂装轨迹复现，提高膜厚均匀性 ，消除人手喷涂色差。
针对性喷涂作业，避免多枪、大面积喷涂的粉料浪费。
3. 设备利用率高 。
往复式自动喷涂机利用率一般仅为40%～60%， 智能涂装机器人的利用率可达90%-95%；