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目前尚無(wú)面向移動(dòng)噴涂機器人站位優(yōu)化的高效率算法，這在一定程度上限制了移動(dòng)噴涂機器人系統的實(shí)際應用。本文將首先對噴涂機器人特殊結構進(jìn)行分析，并建立其可解耦近似模型，歸納出此模型下的運動(dòng)學(xué)約束及其表現形式。而后，借助關(guān)節可用度概念等，建立相應的噴涂任務(wù)代價(jià)函數來(lái)定量評估噴涂機器人的運動(dòng)學(xué)性能。，通過(guò)建立和求解站位優(yōu)化非線(xiàn)性約束數學(xué)問(wèn)題來(lái)獲得佳站位。
除位置約束和姿態(tài)約束外，機器人還會(huì )因奇異位形而導致運行停止。對于球形手腕機器人，奇異位形主要有3種：手臂奇異、手肘奇異和手腕奇異[25]。手臂奇異指腕心在第1軸的正上方的情形；手肘奇異指腕心與第2軸和第3軸旋轉中心共線(xiàn)的情形；手腕奇異則指的是第4和第6軸軸線(xiàn)重合情形，也即，第5軸角度為0。在對機器人進(jìn)行任務(wù)規劃時(shí)，要盡量避開(kāi)這些奇異情形。此要求可以稱(chēng)為避奇異約束。
而對于噴涂機器人，由于并不存在真實(shí)腕心，手臂奇異不可能發(fā)生。為了防止手肘奇異，噴涂機器人的第3軸關(guān)節角度往往限制在±90?以?xún)�。故而，噴涂機器人球形手腕近似模型的避奇異約束僅需考慮手腕奇異情形，也即第4與第6軸夾角為0的情形。綜上，為了獲得封閉形式的逆解，結合噴涂機器人的結構特點(diǎn)及球形手腕機器人的運動(dòng)規律，使用OWCP作為腕心對空心手腕進(jìn)行了球形近似，并確定了在此近似模型下的位置、姿態(tài)和避奇異約束的具體表現。
本文在噴涂機器人可解耦近似模型的基礎上所提出的站位優(yōu)化算法能高效地求出佳站位，解決了移動(dòng)噴涂機器人系統的站位難以確定及優(yōu)化、傳統方法耗時(shí)較多的問(wèn)題，進(jìn)而提高噴涂任務(wù)規劃效率。另外，該方法中的可解耦模型及站位優(yōu)化思想也為移動(dòng)噴涂機器人的自動(dòng)規劃提供了借鑒，為后續研究其更大程度的自動(dòng)、自主和智能作業(yè)奠定了基礎。
