一種確定工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種確定工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是 自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以 接受人類(lèi)指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能 技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。
[0003] 工業(yè)機(jī)器人的簡(jiǎn)單應(yīng)用可由示教來(lái)完成編程，對(duì)于復(fù)雜應(yīng)用，如復(fù)雜曲面的拋光、 打磨、或者焊接等應(yīng)用，采用示教編程的方法并不能達(dá)到加工要求，必須借助工業(yè)機(jī)器人離 線(xiàn)編程系統(tǒng)。而現(xiàn)有的機(jī)器人離線(xiàn)編程系統(tǒng)，其軌跡規(guī)劃并不成熟，難以生成復(fù)雜的多軸軌 跡。這限制了工業(yè)機(jī)器人在有復(fù)雜軌跡需求行業(yè)的應(yīng)用。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，一般利用計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM，Computer Aided Manufacturing)軟 件生成復(fù)雜軌跡，但CAM生成的是五軸刀路軌跡，其本質(zhì)是五自由度的。而工業(yè)機(jī)器人由于 所夾持工具的復(fù)雜性，往往要求控制末端為六個(gè)自由度的位姿。這對(duì)機(jī)器人的離線(xiàn)編程系 統(tǒng)提供了更高的要求。
[0005] 基于此，目前亟需一種將CAM生成的五軸刀路軌跡，轉(zhuǎn)換成六軸工業(yè)機(jī)器人的六軸 刀路軌跡，從而適用于絕大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜軌跡的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種確定工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的 方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中不能將利用CAM生成的五軸刀路軌跡，轉(zhuǎn)換成六軸工業(yè)機(jī)器人的 六軸刀路軌跡，導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)空間受限，不能廣泛應(yīng)用在復(fù)雜曲面加工領(lǐng)域。
[0007] 本發(fā)明提供一種確定工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，所述方法包括：
[0008] 將機(jī)器人工具分為回轉(zhuǎn)類(lèi)工具及非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具；
[0009] 根據(jù)所述機(jī)器人工具與工件的接觸方式將所述回轉(zhuǎn)類(lèi)工具及所述非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具 分別與標(biāo)準(zhǔn)加工刀具 對(duì)應(yīng)；
[0010] 在計(jì)算機(jī)輔助制造 CAM軟件中建立所述標(biāo)準(zhǔn)加工刀具的模型，利用所述模型對(duì)工 件的加工區(qū)域進(jìn)行軌跡規(guī)劃，獲取五軸CAM軌跡；
[0011] 在所述五軸CAM軌跡中定義第六軸信息，根據(jù)所述第六軸信息將所述五軸CAM軌跡 中的位姿調(diào)整為所述機(jī)器人工具的位姿，獲取所述機(jī)器人工具的六軸軌跡。
[0012] 上述方案中，所述回轉(zhuǎn)類(lèi)工具包括:圓柱形工具、圓錐型或具有回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)幾何特征 的工具。
[0013] 上述方案中，所述非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具包括:無(wú)旋轉(zhuǎn)軸或不具有回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)幾何特征的工 具。
[0014] 上述方案中，所述標(biāo)準(zhǔn)加工刀具包括:平底刀及球頭刀。
[0015] 上述方案中，所述機(jī)器人工具與工件的接觸方式包括：回轉(zhuǎn)面接觸、端面接觸、球 面接觸、平面接觸及點(diǎn)接觸。
[0016] 上述方案中，所述在所述五軸CAM軌跡中定義第六軸信息包括：
[0017 ]提取所述五軸CAM軌跡中的刀位點(diǎn)及刀軸矢量數(shù)據(jù)；
[0018] 在所述軌跡上的第i個(gè)刀位點(diǎn)PiUiJ^Zi)處建立第一坐標(biāo)系0。(乂。，￥。；）；
[0019] 以所述第i個(gè)刀位點(diǎn)為原點(diǎn)，將所述第i個(gè)刀位點(diǎn)的刀軸矢量設(shè)置為所述第i個(gè)刀 位點(diǎn)的Z。軸；
[0020] 根據(jù)所述Z。軸及X。軸建立所述第六軸信息。
[0021 ]上述方案中，所述第i個(gè)刀位點(diǎn)的刀軸矢量夕
[0022] 上述方案中，所述X。軸的向量戈
；其中，所述g為輔助矢量。
[0023] 上述方案中，所述輔助矢量^根據(jù)
商定。
[0024] 上述方案中，所述機(jī)器人工具包括:切削工具、打磨工具、焊接工具、噴涂工具、激 光成型工具、去毛刺工具、拋光工具及3D打印工具。
[0025] 本發(fā)明提供了一種確定工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，所述方法包括:將機(jī)器人工 具分為回轉(zhuǎn)類(lèi)工具及非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具;根據(jù)所述機(jī)器人工具與工件的接觸方式，將所述回轉(zhuǎn) 類(lèi)工具及非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具分別與標(biāo)準(zhǔn)加工刀具一一對(duì)應(yīng);在計(jì)算機(jī)輔助制造 CAM軟件中建立 所述標(biāo)準(zhǔn)加工刀具的模型，利用所述模型對(duì)工件的加工區(qū)域進(jìn)行軌跡規(guī)劃，獲取五軸CAM軌 跡;在所述五軸CAM軌跡中定義第六軸信息，根據(jù)所述第六軸信息將所述五軸CAM軌跡中的 位姿調(diào)整為所述機(jī)器人工具的位姿，獲取所述機(jī)器人工具的六軸軌跡;如此，該方法能夠?qū)?大量的五軸CAM軌跡轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、合理的機(jī)器人軌跡，使機(jī)器人能夠運(yùn)動(dòng)到復(fù)雜曲面加工領(lǐng) 域;并能夠有效縮短機(jī)器人規(guī)劃時(shí)間，提高工作效率;并且該方法考慮了在切削、打磨、焊 接、噴涂、拋光、激光成型、3D打印等眾多加工領(lǐng)域的工具，具有一定的普遍適用性。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的確定工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的方法流程示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的機(jī)器人工具與工件的接觸面為回轉(zhuǎn)體端面時(shí)的示意 圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的機(jī)器人工具與工件的接觸面為回轉(zhuǎn)體側(cè)面時(shí)的示意 圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的機(jī)器人工具與工件的接觸面為平面時(shí)的示意圖；
[0030] 圖5本發(fā)明實(shí)施例一提供的機(jī)器人工具與工件的接觸面為球形面時(shí)的示意圖；
[0031 ]圖6為本發(fā)明實(shí)施例一提供的機(jī)器人工具與工件的接觸面為點(diǎn)接觸時(shí)的示意圖；
[0032] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例一提供的當(dāng)機(jī)器人工具與工件的接觸面為回轉(zhuǎn)體端面時(shí)，標(biāo) 準(zhǔn)工具與機(jī)器人工具在同一刀位點(diǎn)的位姿對(duì)比圖；
[0033] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例一提供的當(dāng)機(jī)器人工具與工件的接觸面為回轉(zhuǎn)體側(cè)面時(shí)，標(biāo) 準(zhǔn)工具與機(jī)器人工具在同一刀位點(diǎn)的位姿對(duì)比圖；
[0034] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例一提供的當(dāng)機(jī)器人工具與工件的接觸面為球面時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)工具 與機(jī)器人工具在同一刀位點(diǎn)的位姿對(duì)比圖；
[0035] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例一提供的當(dāng)機(jī)器人工具與工件的接觸面為平面時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)工具 與機(jī)器人工具在同一刀位點(diǎn)的位姿對(duì)比圖；
[0036] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例一提供的當(dāng)機(jī)器人工具與工件的接觸面為點(diǎn)接觸時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)工 具與機(jī)器人工具在同一刀位點(diǎn)的位姿對(duì)比圖；
[0037] 圖12為本發(fā)明實(shí)施例二提供的機(jī)器人打磨工具示意圖；
[0038] 圖13為本發(fā)明實(shí)施例二提供的汽車(chē)曲面玻璃在CAM中的軌跡規(guī)劃示意圖；
[0039]圖14為本發(fā)明實(shí)施例二提供的標(biāo)準(zhǔn)刀具在刀位點(diǎn)處的位姿圖；
[0040]圖15為本發(fā)明實(shí)施例二提供的機(jī)器人打磨工具在刀位點(diǎn)處的位姿圖；
[0041]圖16為本發(fā)明實(shí)施例二提供的標(biāo)準(zhǔn)刀具與機(jī)器人打磨工具在同一刀位點(diǎn)處位姿 對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為了能夠?qū)⒋罅康奈遢SCAM軌跡轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、合理的機(jī)器人軌跡，使機(jī)器人能夠運(yùn) 動(dòng)到復(fù)雜曲面加工領(lǐng)域，本發(fā)明提供了一種確定工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，所述方法包 括:將機(jī)器人工具分為回轉(zhuǎn)類(lèi)工具及非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具;根據(jù)所述機(jī)器人工具與工件的接觸方 式，將所述回轉(zhuǎn)類(lèi)工具及非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具分別與標(biāo)準(zhǔn)加工刀具一一對(duì)應(yīng);在計(jì)算機(jī)輔助制造 CAM軟件中建立所述標(biāo)準(zhǔn)加工刀具的模型，利用所述模型對(duì)工件的加工區(qū)域進(jìn)行軌跡規(guī)劃， 獲取五軸CAM軌跡;在所述五軸CAM軌跡中定義第六軸信息，根據(jù)所述第六軸信息將所述五 軸CAM軌跡中的位姿調(diào)整為所述機(jī)器人工具的位姿，獲取所述機(jī)器人工具的六軸軌跡。
[0043] 下面通過(guò)附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0044] 實(shí)施例一
[0045] 本實(shí)施例提供一種確定工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，如圖1所示，所述方法包括以 下步驟：
[0046] 步驟11〇,將機(jī)器人工具分為回轉(zhuǎn)類(lèi)工具及非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具。
[0047] 本步驟中，所述機(jī)器人工具包括:切削工具、打磨工具、焊接工具、噴涂工具、激光 成型工具、去毛刺工具、拋光工具及3D打印工具;所述回轉(zhuǎn)類(lèi)工具包括：圓柱形工具、錐形工 具及類(lèi)圓柱形工具。所述非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具包括:長(zhǎng)方體工具等。
[0048] 步驟111，根據(jù)機(jī)器人工具與工件的接觸方式將所述回轉(zhuǎn)類(lèi)工具及非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具 分別與標(biāo)準(zhǔn)加工刀具--對(duì)應(yīng)。
[0049] 本步驟中，將機(jī)器人工具分為回轉(zhuǎn)類(lèi)工具及非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具后，根據(jù)所述機(jī)器人工 具與所述工件的接觸方式將所述回轉(zhuǎn)類(lèi)工具及非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具與標(biāo)準(zhǔn)加工刀具一一對(duì)應(yīng)。其 中，所述機(jī)器人工具與所述工件的接觸方式包括：回轉(zhuǎn)面接觸、端面接觸、球面接觸、平面接 觸及點(diǎn)接觸。所述所標(biāo)準(zhǔn)加工刀具包括:平底刀及球頭刀。所述工件可以包括:汽車(chē)曲面玻 璃。
[0050] 比如，如圖2所示，當(dāng)所述回轉(zhuǎn)類(lèi)工具為圓柱形工具，且工具與工件的接觸面為回 轉(zhuǎn)體端面，其中，坐標(biāo)系Οτ(Χτ,Υτ,Ζτ)表不機(jī)器人工具的工具坐標(biāo)系，Zt軸表不工具的旋轉(zhuǎn)軸 方向。此時(shí)將選擇平底刀作為生成五軸軌跡的標(biāo)準(zhǔn)刀具。
[0051]如圖3所示，當(dāng)所述回轉(zhuǎn)類(lèi)工具為類(lèi)圓柱形工具，且工具與工件的接觸面為回轉(zhuǎn)體 側(cè)面，此時(shí)將選擇平底刀作為生成五軸軌跡的標(biāo)準(zhǔn)刀具。其中，坐標(biāo)系〇Τ(Χτ，Υτ，Ζτ)表示機(jī) 器人工具的工具坐標(biāo)系，Ζτ軸表不工具的旋轉(zhuǎn)軸方向。
[0052]如圖4所示，當(dāng)所述機(jī)器人工具為非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具，所述非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具與工件的接觸 面為平面，此時(shí)將選擇平底刀作為生成五軸軌跡的標(biāo)準(zhǔn)刀具。其中，坐標(biāo)系〇Τ(Χτ，Υτ，Ζτ)表 示機(jī)器人工具的工具坐標(biāo)系。
[0053]如圖5所示，當(dāng)所述機(jī)器人工具為非回轉(zhuǎn)類(lèi)工具，且工具與工件的接觸為點(diǎn)接觸 時(shí)，此時(shí)將選擇球頭刀作為生成五軸軌跡的標(biāo)準(zhǔn)刀具。其中，坐標(biāo)系Οτ(Χτ,Υτ,Ζτ)表不機(jī)器 人工具的工具坐標(biāo)系。
[0054]如圖6所示，當(dāng)所述機(jī)器人工具為回轉(zhuǎn)類(lèi)工具，且工具與工件的接觸面為錐形面或 球形面，此時(shí)將選擇球頭刀作為生成五軸軌跡的標(biāo)準(zhǔn)刀具。其中，坐標(biāo)系Οτ(Χτ,Υτ,Ζτ)表不 機(jī)器人工具的工具坐標(biāo)系，Ζτ軸表不工具的旋轉(zhuǎn)軸方向。
[0055]步驟112,在計(jì)算機(jī)輔助制造 CAM軟件中建立所述標(biāo)準(zhǔn)加工刀具的模型，利用所述 模型對(duì)工件的加工區(qū)域進(jìn)行軌跡規(guī)劃，獲取五軸計(jì)算機(jī)輔助制造 CAM軌