一种悬臂式3D打印机器人的路径规划研究

简介

针对目前3D打印装置结构单一和打印空间小的的缺点，研制了一台悬臂式3D打印机器人。运用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立连杆坐标系，根据齐次坐标变换，建立机器人正运动学方程，求取机器人末端打印喷头相对于世界坐标系的位姿。采用代数法进行逆运动学求解，通过控制各关节变量，实现3D打印机器人各轴联动，驱动打印头在3D打印平台上按照指定轨迹实现3D打印功能。该3D打印机器人具有多角度多工位打印的特点，并能够在工作现场打印零件。对3D打印的路径进行规划，提出了一种基于蚁群算法和改进的近邻法进行轮廓路径规划的方法，并运用该方法在悬臂式3D打印机器人实验平台上进行了零件打印实验。与传统的zigzag法和repetier-host法比较，单层的轮廓路径长度分别缩短了19.5%和14.7%，打印时间缩短了12.6%和8.8%，结果表明，该路径规划方法的打印效率更好。