面向多联体叶片的机器人喷涂无干涉路径规划

作者：漆琪; 刘礼祥; 杨吉祥^*; 丁汉

来源：机械工程学报, 2023, 1-10.

• 多联体叶片
• 机器人喷涂
• 干涉检测
• 路径光顺

多联体叶片存在曲面复杂、叶片间距小等结构特点。等离子喷涂为铸造多联体叶片的重要工序，可使叶片表面强化与改性，其喷涂质量直接决定叶片的成品率与性能。现有的机器人等离子喷涂的路径生成主要依靠手动示教，而喷涂过程中的喷涂距离与喷涂夹角无法量化导致喷涂质量不均且示教方法繁琐、效率低。基于此，提出一种面向多联体叶片的工业机器人等离子喷涂无干涉路径生成及光顺方法。首先，根据CAD模型，将多联体叶片型面转为非均匀有理B样条(NURBS)曲面，利用NURBS曲面解析特性，生成约束喷涂行距与喷涂叶片边缘距离的初始路径点；然后将喷涂焰流简化为方向包围盒，将干涉曲面转为三角面片，采用基于分离轴检测的方法进行碰撞干涉检测，生成考虑最小喷涂倾角约束的喷涂姿态。采用基于球面样条四元数插值变步长姿态优化方法进行姿态光顺，生成无干涉且路径光顺的喷涂路径。经过仿真与实验验证，提出干涉避免算法能有效避免喷涂过程中的干涉现象。对比未光顺路径，所提出算法机器人运行效率提高52.6%，机器人振动下降，运行更加平稳，其中关节加速度最大下降55.8%，最小下降2.9%，末端瞬时加速度最大下降39.6%，最小下降14.4%。

• 单位
  沈阳黎明航空发动机有限责任公司; 华中科技大学