目前尚無面向移動噴涂機(jī)器人站位優(yōu)化的高效率算法，這在一定程度上限制了移動噴涂機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。本文將首先對噴涂機(jī)器人特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并建立其可解耦近似模型，歸納出此模型下的運(yùn)動學(xué)約束及其表現(xiàn)形式。而后，借助關(guān)節(jié)可用度概念等，建立相應(yīng)的噴涂任務(wù)代價函數(shù)來定量評估噴涂機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)性能。，通過建立和求解站位優(yōu)化非線性約束數(shù)學(xué)問題來獲得佳站位。

除位置約束和姿態(tài)約束外，機(jī)器人還會因奇異位形而導(dǎo)致運(yùn)行停止。對于球形手腕機(jī)器人，奇異位形主要有3種：手臂奇異、手肘奇異和手腕奇異[25]。手臂奇異指腕心在第1軸的正上方的情形；手肘奇異指腕心與第2軸和第3軸旋轉(zhuǎn)中心共線的情形；手腕奇異則指的是第4和第6軸軸線重合情形，也即，第5軸角度為0。在對機(jī)器人進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃時，要盡量避開這些奇異情形。此要求可以稱為避奇異約束。

而對于噴涂機(jī)器人，由于并不存在真實(shí)腕心，手臂奇異不可能發(fā)生。為了防止手肘奇異，噴涂機(jī)器人的第3軸關(guān)節(jié)角度往往限制在±90?以內(nèi)。故而，噴涂機(jī)器人球形手腕近似模型的避奇異約束僅需考慮手腕奇異情形，也即第4與第6軸夾角為0的情形。綜上，為了獲得封閉形式的逆解，結(jié)合噴涂機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及球形手腕機(jī)器人的運(yùn)動規(guī)律，使用OWCP作為腕心對空心手腕進(jìn)行了球形近似，并確定了在此近似模型下的位置、姿態(tài)和避奇異約束的具體表現(xiàn)。

本文在噴涂機(jī)器人可解耦近似模型的基礎(chǔ)上所提出的站位優(yōu)化算法能高效地求出佳站位，解決了移動噴涂機(jī)器人系統(tǒng)的站位難以確定及優(yōu)化、傳統(tǒng)方法耗時較多的問題，進(jìn)而提高噴涂任務(wù)規(guī)劃效率。另外，該方法中的可解耦模型及站位優(yōu)化思想也為移動噴涂機(jī)器人的自動規(guī)劃提供了借鑒，為后續(xù)研究其更大程度的自動、自主和智能作業(yè)奠定了基礎(chǔ)。