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沙春
（南通理工学院
江苏 南通 226600）
图1机器人手臂
材料喷涂 机器人相比于
传统的手工喷 涂技术，有着
滤波装置
不可比拟的优 势，它不仅能 将人从恶劣的 喷涂作业的环射频标签
境中解放出 来，而且能大大提升喷涂的质量、增加喷涂产
品的寿命率，因而被广泛运用到汽车生产、3C 产 品外壳、航天设备生产等领域中。喷涂作为工 业生产中的重要一环，要确保表面涂层的质
量，保证涂层的厚度和涂层的均匀性，避免涂 层太厚产生的玻裂和流挂，或是涂层太薄而起
不到保护的效果。而在机器人喷涂的过程中，
喷在工作中的涂料沉积过程和机器人末端执
行器的运动轨迹是影响喷涂质量的两个因素。
因而，要保证机器人操作平稳运行，就要对材
料喷涂机器人运动轨迹进行规划设计。
材料喷涂机器人的运动轨迹是相对于喷
而言的，因而根据喷的喷涂原理，可以把喷 涂工艺分为压缩空气喷涂、高压无气喷涂、静
电喷涂、等离子喷涂等，静电喷涂相比于空气
喷涂、无气喷涂，传递效率达到40%-80%，且 因它的带静电的喷中存在者一个高静电场， 经过喷的漆料冲散形成的漆雾能够被吸附到
工件表面，能减少漆料的反弹和飞溅，使得漆
料利用率能达到84%-95%以上，运用得比较广 泛。材料喷涂机器人的喷在喷涂物体表面 时，如果没有控制好距离，喷涂的运动轨迹就 会重合，因而控制好喷涂距离就变得非常有必
要，而像图1 一样的材料喷涂机器人的喷涂运动 路径的规划设计可以由正弦周期曲线来完成， 这样能充分保证喷涂机器人运动轨迹的连续性
漏泄同轴电缆和平稳性。此外，材料喷涂机器人的运动轨迹 设计还要关注到路径向量这一要素，它是喷涂
机器人在喷涂作业时，根据它所在的位置，表 示喷喷漆总体运动方向的一个空间向量。 材料喷涂机器人的喷喷洒的高低由振幅 的大小决定，而它的喷洒曲线也由而制件表面
的法线和宏观方向向量两个因素共同决定，同
图2喷涂机器人
时机器人的喷
洒路径上的重叠部分的宽度则可以通过改变正弦曲线的周期概率来完
成。图2的材料喷涂机器人的
运动轨迹设计也要将喷涂轨迹在曲线向量上的 投影考虑在内，要对喷涂轨迹线在路径向量上
的高度有所了解，就要把握轨迹在路径向量上
Fv C Z ) = A sin ( )
的投影位置（设为t ）、正弦曲线的频率（设为
focuss
B ）、正弦曲线的振幅（设为A ）三者之间的关系，
并用他们来表示喷涂轨迹线在路径向量上的高
度。公式如下：
一般而言，物体的涂装的表面不完全是平
面空间，为了方便研究，就把它看成平面空 间，没有喷涂的物体表面的法线就要和材料喷 涂机器人的喷方向一致，并保持平行，而正
N =(叫，叫，叫)x (a x ,a,,a.)=
(a,m v - am., a,m. - a.m r , am r - a,m v ) 弦曲线所在的空间平面由没有涂装的物体表面 和路径向量两个因素来确定，因而下面的公式
就可以用来表示正弦曲线的波动方向：
因而，通过这个两个公式，就可以研究材 料喷涂机器人的运动轨迹的生成，确定喷洒曲 线的振幅方向和喷喷洒的高度，把握喷洒路
径，完成材料喷涂机器人的运动轨迹规划设 计，提升喷涂物体的质量，增加喷涂产品的寿 命率。
［课题项目］:“十三五”江苏省一级学科省
重点建设学科项目（201 6-0802机械工程）；江 苏高校品牌专业建设工程资助项目
（PPZY2015C251机械设计制造及其自动化）
作者信息：
沙春，男（1982.5-），汉族，江苏海安 人，硕士，讲师，研究方向：机器人工程，工 业自动化
插
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