火箭贮箱喷涂机器人直接示教运动感知器设计与分析

付 兴, 李 月, 徐海波, 陈 磊, 王黎光

(1.中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳 621999； 2.中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川 绵阳 621999；3.西安交通大学 机械工程学院，陕西 西安 710049)

0 引 言

运载火箭通常配置有多组贮存推进剂燃料的贮箱，直径约2～3 m，长度约5～12 m。火箭贮箱外壁面需要进行多组分、多层绝热包覆涂层的喷涂工作，涂层覆盖率指标为100 %；同时，各喷涂工艺环节对喷涂的壁厚、喷涂均匀性与连续性等参数提出了较高的技术指标。人手工喷涂作业的劳动工作强度大、污染重、自动化程度低、喷涂效率低；机器人示教盒示教方法人机不友好，操作费事费力[1]；大尺寸、结构复杂的机器人自动喷涂轨迹规划算法难度大；此外，大尺寸薄壁壳体贮箱在自重作用下的形变已对基于虚拟模型方法构建的轨迹规划之间引入了明显误差。因此，迫切需要开发一种人机交互的火箭贮箱直接示教式喷涂系统。

机器人直接示教系统对示教引导运动的感知方法是多样的。以KUKA LWR为代表的协作机器人等[2,3]在每个关节配置力矩传感器，通过外部力矩检测算法估算出外加交互作用力，进而实现碰撞检测、变刚度控制、牵引示教等功能；在机器人的末端安装六维力传感器[4,5]以提高机器人的力感知和力控制能力是一种最常见、最成熟的方式，广泛地应用于机器人牵引示教以及打磨、装配等需要精确力控制的场景；UR和新松公司[6]为代表的机器人系统通过采集关节位姿信息和关节电流信息估算关节所受负载力，实现对引导示教的跟随。……