喷涂机械手-文献综述

本科毕业设计（论文）文献综述

课题名称：关节式喷漆机器人设

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国外喷漆机器人发展概况

喷漆机器人在国外的使用可以追溯到20世纪中叶。1951年，美国AustinMotors Longbridge公司开始尝试利用简单的3轴机器人定点自动涂装汽车外身。1958年，美国Morris Motors Cowley公司成功安装了一条高产出的涂装生产线，把所有的汽车外身的涂装工作交给3台3轴机器人(其中，2台安装在流水线的两侧，l台安装在流水线上方)完成。那时由于受机器人的自由度和汽车身形状复杂等因素的限制，3轴机器人还不能对汽车身进行涂装作业。到了七、八十年代，随着第二代多轴机器人的研制工作取得很大进展，美、日、欧等国的汽车涂装线，己使用多轴机器人对车身部难以到达的地方进行涂装作业，朝着喷漆车间无人化的目标迈进了一大步。例如，Trallfa公司80年代推出的柔性机器人喷漆系统TRACS。

经过五十多年的研究和发展，机器人喷涂技术在国外已较成熟。随着喷涂机器人的技术不断创新，喷涂精度空前提高，在世界发达国家喷涂机器人得到了广泛的应用。著名的国外喷涂机器人厂家有瑞士和瑞典的ABB和日本的安JIlMOTOMAN公司，同时德国的KUKA公司、日本的FANUC公司以及美国的ADEPT公司均有生产喷涂机器人。同时还有很多小的生产企业，如瑞士金马股份生产和研发的静电粉末喷涂设备。

到目前为止ABB公司是世界领先的喷涂自动化供应商，在全球围供应喷涂机器人，在喷涂机器人领域以及相关的喷涂技术领域都具有丰富的经验与技术，特别是为高端汽车喷涂开发出高性能的IRB5500喷涂机器人以及为低成本的消费类电子产品喷涂开发了小型的IRB52喷涂机器人。

在汽车喷涂方面，最新的喷涂工艺可保持油漆雾化装置(即旋杯)在其最佳路径而尽可能减少非喷涂时间。对机器人而言，该新工艺则要求其具备高速度和高加速度能力。IRB5500喷涂机器人具有独特的运动和加速特性(26m ／s2)，允许喷漆室更窄更短．使得整个车身的喷涂可以在一个更加紧凑的喷涂室进行，从而有效改善油漆流量和传递效率．并能省去喷漆室的轨道轴。IRB5500机器人一般安装在喷漆室墙壁中间的高度上，这样能够让机器人手臂在车身表面平行移动，如图1-2所示。安装在中间高度也使得维修人员更容易到达机器人维修部位。常规的七轴喷漆机器人需要喷漆室宽度大约为5．5m，而该机器人能够在宽度为4.6m的喷漆室工作。这样，它可以取代现

有喷漆室已安装的侧喷机和顶喷机。减少喷漆室宽度，意味着减少固定设备投资和能源消耗，得到更低的运行成本。该喷漆机器人还允许省去一般机器人所需要的轨道(第七轴)，简化了安装和维护，并减少了油漆和压缩空气管的复杂性。

在中小零件的喷涂方面，ABB的IRB52机器人提供另外一套完整的解决方案。它更轻的质量(仅250kg)、更灵活的安装方式(倒挂、壁装、倾斜安装和地面安装)、更大的手腕荷重(7kg)及相对较大的工作围，使得该机器人能够用于绝大多数中小型零部件的高效喷涂，如手机外壳、便携电脑外壳、汽车外壳、数码相机外壳等消费类电子产品和车灯等汽车零部件。

因此ABB的喷涂机器人在全世界被广泛的采用。

国喷漆机器人发展概况

在国，喷涂机器人的研究始于上世纪八九十年代，最早开始喷涂机器人研究的是机械工业自动化研究所机器人中心，一方面做为我国工业机器人行业归口单位，长期代销国外的喷涂机器人，同时在国外喷涂机器人的基础上开展研究，并研发周边技术，在喷涂机器人产品中先后开发出PJ系列电液伺服喷涂机器人PJ．1、PJ．1A、PJ．IB、PJ-500和EP系列电动喷漆机器人EPS．500、EPR一600等。

到目前为止，喷涂机器人己成为国市场上最多的工业机器人之一，但国自主研发和生产的喷涂机器人一般工作不够稳定，机器人重复精度低，使用寿命短，喷涂质量不理想，至今还未成功应用于汽车车身喷涂生产线。国使用喷涂机器人的汽车制造厂家基本上都是采用国外的喷涂机器人，并且很多是照搬国外整条生产线，但普遍存在消化难、维修难、升级难等问题，从而难以真正发挥设备的作用，也有少数企业采用人工半自动喷涂，喷涂产品的

质量难以保证，工人劳动强度大，而且涂料对人体健康有很大的损害，因而开发适合于国生产实际的高精度的喷涂机器人系统显得非常迫切和必要。

目前，国的喷漆机器人工程项目大多采购如Funac，Staubli，ABB等国外品牌的机器人，然后根据需要设计机器人的末端执行器，配置机器人的软硬件及周边设备。这种工程方法周期短、见效快。但是成本高。近年来由于国汽车制造业和大型的机械制造业的发展和需求，我国的许多汽车厂家和制造业公司也正在开发和研究适合自己的喷涂机器人。同时许多国外知名喷涂机器人厂家纷纷与国企业合作或者在国设立分公司。如MOTOMAN与国首钢合作，生产和研发喷涂等工业机器人；ABB也在中国的和设立分公司，主要销售喷涂和非喷涂两类工业机器人。

与此同时，国也已经拥有相当数量的喷漆机器人，如南航研制的PR．1型喷漆机器人，该机器人为计算机闭环控制，电液伺服驱动，示教再现式，多关节型工业机器人。在大规模的涂装生产线上，用于喷涂工件表面的喷枪通常被置于机器人的手臂上，即由喷漆机器人去完成对工件的喷涂作业。PR．1型喷漆机器人是为适应生产自动化发展的需要，改善劳动条件，提高产品质量和劳动生产率，降低生产成本而研制的自动化喷涂装置，也是机电一体化的高技术产品。具有设计方案合理，机、电、液匹配协调，控制系统先进，元件国产化程度高等特点。达到国自行设计同类产品的先进水平，其关键性能指标(重复位置精度)处于国领先地位。

研究主要成果

从机器人产品方面看，工业机器人已取得的研究成果主要表现在一下几个方面：

l)机器人操作机:通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机已实现了优化设计。以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。此外采用先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。

2)并联机器人:采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已开发出了此类产品。

3)控制系统:控制系统的性能进一步提高，已由过去控制标准的6轴机器