[發明專利]一種弧焊機器人雙平面擺弧軌跡的規劃方法

有效

• 申請號: 201310507312.7
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103568012A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 劉蕾;許禮進;曾輝;游瑋;肖永強;柳賀
• 申請（專利權）人: 安徽埃夫特智能裝備有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B23K9/022
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 張小虹

技術領域

本發明涉及弧焊機器人的控制領域，特別涉及一種弧焊機器人雙平面擺弧軌跡的規劃方法。

背景技術

隨著工業自動化的發展，工業機器人的使用領域越來越大，現場工藝要求越來越嚴格，這就大大加快了機器人軌跡規劃功能研發。

弧焊機器人不僅僅是直線弧焊和圓弧弧焊，在焊縫過大時，特殊的工藝要求會用到擺弧運動，擺弧焊接質量與擺弧軌跡規劃有直接關系。如何確定弧焊機器人的擺弧軌跡以提高焊接質量目前還是一個難題。

針對上述問題，提供一種基于時間連續的規劃方法來確定弧焊機器人的雙平面擺弧軌跡。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種弧焊機器人雙平面擺弧軌跡的規劃方法，以達到提高弧焊擺弧焊接質量的目的。

為達到上述目的，本發明的技術方案是，一種弧焊機器人雙平面擺弧軌跡的規劃方法，其特征在于：所述的規劃方法首先確定弧焊機器人擺弧的起點、終點以及上下兩個擺弧平面內任意兩點，并采集位姿值；確定速度加速段的時間比例ratio，設定最大加速度Amax與最大速度值Vmax，則加速度時間Tacc為Tacc=V/(Amax*(1-ratio))；加加速度時間Jerk為Jerk=Amax/(ratio*Tacc)；勻速時間Thold計算步驟為：

Distance_Acc=(Jerk*Tacc^3*ratio^3)/6+

(Tacc^2*ratio*(5*Jerk*Tacc*ratio^2-12*Amax*ratio+6*Amax))/6

-(Tacc^2*(2*ratio-1)*(Jerk*Tacc*ratio^2-2*Amax*ratio+Amax))/2

Distance_Vhold=P2-P1-2*Distance_Acc

Thold=Distance+Vhold/V

然后通過積分求出起點到終點方向位置與時間的函數關系，根據正弦函數公式，確定擺弧平面內的位置規劃；再經過矩陣變換，將擺弧平面內的位置點轉換成機器人基坐標系下的位置點，根據計算出的基坐標系下的位置點，即可控制機器人進行擺弧運動。

所述的速度加速段的時間比例ratio一般設定為0.1。

所述的規劃方法設焊槍的進給方向為工具坐標系的Z軸正方向，同時假設整個擺弧過程中工具Z+方向始終與擺弧平面成a角，將歐拉角轉變成四元數進行插補，即為擺弧中的姿態規劃。

所述的a角的度數為：0°＜a≤90°。

所述的規劃方法設定弧焊機器人在擺弧過程中工具Z+方向與擺弧切線方向始終垂直。

一種弧焊機器人雙平面擺弧軌跡的規劃方法，由于采用上述的方法，本發明方便操作人員設定弧焊機器人的雙平面擺弧軌跡，確保焊接的質量。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明；

圖1為本發明一種弧焊機器人雙平面擺弧軌跡的規劃方法示意圖。

具體實施方式

本發明以六自由度弧焊機器人為例，示教擺弧的起點P1與終點P2，P3、P4分別是上下兩個擺弧平面內的任意點，記錄四個點的機器人位姿值，通過計算得出擺弧的兩個平面的坐標系，通過對起點到終點方向的加速度和速度規劃，得出兩點時間的距離與運動時間之間的關系，即運動方向的軌跡規劃。根據工藝要求，可以進行三角擺弧和正弦擺弧軌跡等。

具體如圖1所示，圖中P1點是擺弧起始點，P2點是終點，P3是擺弧上平面內的點，P4是擺弧下平面內的點，如果P3,P4均在一個平面內，此方法仍然可行。用戶設定擺弧的振幅、頻率。圖1中是振幅5mm，頻率為0.1的正弦擺。

本發明分別記錄P1、P2、P3、P4點的位姿(X_i,Y_i,Z_i,A_i,B_i,C_i)其中i=1,2,3,4,平面P1P2P3為擺弧運動的上平面，平面P1P2P4為下平面。通過計算，上平面和下平面的坐標系已確定，只要確定了機器人末端在這兩個平面內的運動軌跡坐標值，通過坐標變換，即可得到機器人在基坐標系下的軌跡坐標值?，F說明上下平面內的速度、位置軌跡規劃。