本文根据喷浆机器人二维设计资料和现场使用所暴露出来的问题,考虑到喷浆机器人已经经历了由概念样机、物理样机(试验样机)到较成熟的产品的过渡,尝试逆向设计、逆向验证的方法,指导中型喷浆机器人的再设计。 首先介绍了喷浆机器人的来源和虚拟样机对于喷浆机器人开发的深远意义,应用MathCAD研究喷浆机器人末端执行器——喷枪的运动学方程和雅可比矩阵,在UG环境下实现由2D图形到3D的CAD模型参数化设计以及喷浆机器人机构总体装配,为ANSYS有限元分析与ADAMS的运动学和动力学分析做准备;在ANSYS环境下,对喷浆机器人主要零部件进行了应力与应变分析,对往复臂进行了优化设计;对喷浆机器人6个自由度的液压驱动关节进行设计与建模,改进喷浆机器人的液压控制系统,应用m文件完成了对于俯仰缸的承载分析,对阀控俯仰缸和阀控往复臂驱动马达应用Matlab进行了控制系统的仿真;最后应用ADAMS对各个驱动关节及整机进行了分析,根据喷浆工步设计了喷浆机器人喷浆过程的仿真,并对喷浆机器人的部分主要位姿进行了分析和验证,为喷浆机器人再设计提供了详尽的资料。 通过本课题的研究,试图采用逆向验证的方法找出和预测现有的或待设计的中型喷浆机器人存在的一些问题,来加速中型喷浆机器人性能的改进,使其以最快的速度和优良的性能占领隧道工程建设的市场。本课题研究结束后,将为虚拟样机的工程应用提供一个成功的实例,同时本课题探讨的内容和技术为虚拟样机的研究打下基础,可以方便地应用于其他新产品的研发之中。