黄耀聪，高伟强，刘 达，刘建群

(1.广东工业大学机电工程学院，广州 510006；2.佛山科莱机器人有限公司，广东 佛山 528225)

0 引言

示教编程是喷涂机器人技术应用的重要环节之一。喷涂示教的核心工作是获得整个涂装工艺过程中喷枪的位置、姿态运动参数以及喷涂工艺信息，并根据这些信息生成机器人喷涂系统的控制程序。目前，喷涂示教主要依赖于示教盒操作实现[1]，该方法示教过程繁琐、效率低，且需要对操作者进行专业培训。手把手示教方法，通过操作者拖动机器人末端喷枪完成喷涂作业，操作简单，适用于中小型企业喷涂生产。但操作者需要拖动具有较高惯量的机器人，体力消耗大，喷涂动作容易失真；机器人难以获得最优的运动参数，运动效率难以提高。

针对上述问题，可以对手把手示教的数据进行优化处理[2]，使示教程序平稳复现、轨迹光顺，但这并没有解决操作者的问题；基于人机交互技术[3]的机器人示教教学方法和使用双目视觉技术[4]追踪喷枪位姿的方法，均无法快速、低成本地搭建测量环境，对中小型企业不友好。

利用微电机系统(MEMS)的惯性测量元件(IMU)采集、记录工具运动参数可以完成示教：将IMU安装至喷枪上，示教时从机器人末端摘下喷枪，操作者手持喷枪按正常手工涂装作业完成喷涂，系统实时记录IMU的输出数据和喷涂工艺信息，示教结束后根据惯性测量原理计算喷枪位姿，自动创成出系统控制程序，完成示教编程。IMU具有成本低、体积小等优点，常见于姿态测量、人体状态识别[5-6]、步行定位[7]，以及与UWB、里程计、GPS[8]等融合的惯性导航定位技术。……