基于点云切片的喷涂机器人轨迹规划

"这篇硕士学位论文来自江苏大学，作者孙国朋，导师戴立玲和卢章平，专业为机械设计及理论，主题聚焦于喷涂机器人喷枪空间轨迹的研究。论文中探讨了离线编程方法在喷涂工艺中的应用，特别是基于点云切片技术的喷枪轨迹生成方法，以优化机器人喷涂作业的效率和质量。" 在3.4.1章节中，文章介绍了包围盒的建立，这是计算机应用领域解决三维问题的一个基础。包围盒，也称为边界框或轴对齐边界盒（AABB），是一种简单实用的数据结构，用于高效地表示和处理三维空间中的对象。在点云处理中，包围盒能够帮助建立点之间的拓扑关系，这在点云的计算和排序中至关重要。点云包围盒通常定义为一个包含所有点的最小六面体，其表面平行于坐标轴。在给出的定义中，包围盒的对角点由点云数据的最小和最大坐标值加上或减去一个容差e来确定，以确保包围盒能完全包含点云。 论文提到了一个具体的数据结构`tagBox3D`，用于存储包围盒的参数。这个结构包括六个double类型的变量，分别代表包围盒在X、Y、Z轴上的最小值（xo, yo, zo）和最大值（Xl, yl, Zl）。这种数据结构的设计使得快速查询和比较包围盒变得简单，例如在碰撞检测、范围查询等场景中。 论文的第二部分讨论了基于点云切片技术的喷涂机器人轨迹生成。首先，获取工件的点云数据，然后对数据进行区域分割，将复杂的曲面分解为简单的部分。接着，通过切片处理这些简化模型，确定喷枪在工件表面的移动路径。为了计算喷枪的运动轨迹，还需要估算每个采样点的法向量，并根据法向量偏移一定的距离，以保持喷枪与工件的适当距离。这一过程能够确保喷枪在喷涂时沿工件表面平滑移动，从而实现均匀的涂层。 作者还构建了一个原型系统来验证提出的轨迹生成方法，并通过实际应用案例证明了该方法的有效性。这种方法不仅提高了喷涂的质量，而且能够自动化喷涂作业，减少了对工人的健康风险。 关键词涉及“喷涂机器人”、“区域分割”、“点云”和“切片”，表明该研究集中于如何利用现代技术改进机器人在喷涂领域的应用，尤其是通过点云处理优化轨迹规划。