一种混联机翼喷涂机器人轨迹规划与控制系统开发的后置处理系统设计

喷涂机器人轨迹规划与控制系统开发的后置处理系统设计

4.1后置处理的原理与任务

后置处理这个概念最初是出现在数控机床领域。1952年美国MIT(麻省理工学院)伺服机构实验室发明了第一台数控机床，成为工业领域划时代的事件，推动了数控技术的发展。在数控编程中，刀具轨迹的计算称为前置处理，将前置处理计算所得的轨迹点位信息转换成为具体的机床程序代码称为后置处理。后来，MIT开发了APT C Automatically Programmed Tools)数控编程代码之后，后置处理就成了自动编程的关键组成部分。然而数控系统多种多样，机床类型种类繁多，对应的数控代码差异很大，所以必须为每一种数控机床配备专用的后置处理程序。后置处理的任务就是根据不同机床的运动结构和控制指令的格式，将前置处理得到的刀具点位信息计算成机床各个轴的运动数据，按照控制代码的格式进行转换，编写成为数控机床的程序代码。

在机器人领域，将前置处理生成的轨迹点位信息转换成机器人运动轨迹或处理机器人特殊功能的部分称为后置处理程序。上文通过轨迹规划得到静电旋杯位置和姿态信息，这个过程称为前置处理。前置处理通常将轨迹计算放在工件坐标系下，不考虑机器人结构和控制系统的代码格式，从而简化前置处理过程。然而不同种类的机器人的结构不尽相同，控制系统也是种类繁多，要想获得适合给定机器人的运动程序，还需要将前置处理得到的轨迹信息转换为具体类型的机器人控制系统能够读取识别的运动程序，这个过程即后置处理。为了使喷涂机器人按照规划的轨迹进行喷涂，必须研究串并混联机翼喷涂机器人的后置处理算法，然后通过后置处理将轨迹信息转换成机器人各轴的运动数据，按照控制器的指令格式转换成机器人控制系统能够识别的程序代码，编写运动控制程序。

4.2混联机翼喷涂机器人运动学分析

机器人控制代码后置处理研究所要解决的核心问题是将机器人末端执行机构的运动轨迹转换成机器人各轴驱动数值的变动关系，所以机器人运动学分析是研究后置处理算法的关键内容。

机器人任务空间是直角坐标系，而机器人各个关节的运动是在关节空间中，为了描述机器人工作状态，需要建立机器人各关节的连杆坐标系，确定任务空间和关节空间的转换关系，以及机器人与周围环境的运动关系。为了建立末端执行

机构和各个关节变量之间的运动学关系，在多个构件组成的系统中，需要在每个彼此之间存在相对运动的结构件上建立局部坐标系，然后依次建立这些坐标系之间的位姿关系。本文研究的混联喷涂机器人是具有多个关节的空间机构，为了描述末端执行件在空间的位置和姿态，通常采用的办法是在每个关节上建立一个坐标系，通过坐标系间的相对位置关系来描述末端执行机构的位置和姿态。