[發明專利]一種用于五軸折彎機器人笛卡爾軌跡規劃的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201510853906.2
• 申請日: 2015-11-29
• 公開（公告）號: CN105522577B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 周朔鵬;熊圓圓;鄧洪潔;喬正;王效杰
• 申請（專利權）人: 上海新時達電氣股份有限公司;上海新時達機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙)31260
• 代理人: 成麗杰

技術領域

本發明涉及機器人控制領域，特別涉及用于五軸折彎機器人笛卡爾軌跡規劃的方法。

背景技術

在傳統的工廠里，此類工作基本上由人工來完成，具有勞動強度大、耗時較多、枯燥無味、工作環境惡劣、易造成污染等問題，并且會增加企業的成本。因此在這些領域中，需要機器人準確快速的對物品進行搬運、焊接、噴涂等操作。一個完整的折彎過程包括取料、進料、跟隨折彎、退料和放料的過程。在機器人折彎項目中，六軸機器人是串聯機械人的一種，由于它能夠自由的在三維空間內進行運動，能夠準確快速的進行搬運、焊接、噴涂等大量重復性的工作。通常采用六軸工業機器人進行折彎作業。

然而，目前的這類機器人雖然具有足夠多的自由度，但由于其關節過多，驅動機構過于復雜，導致不夠靈巧、動作速度慢，且精確度較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于五軸折彎機器人笛卡爾軌跡規劃的方法及其裝置，使得五軸機器人可以實現彎折項目，拓展五軸機器人的應用場景。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種用于五軸折彎機器人笛卡爾軌跡規劃的方法，包含以下步驟：

確定機器人的始末點笛卡爾位置和軌跡；其中，所述笛卡爾位置包括：基于坐標系的位置信息和姿態信息；

根據所述軌跡是否為折彎跟隨軌跡確定獲得所述軌跡的笛卡爾插補點的方法；

其中，如果是折彎跟隨軌跡，則直接獲得所述軌跡的笛卡爾插補點；如果不是折彎跟隨軌跡，則利用笛卡爾位置和混合位置的互換來獲得笛卡爾插補點；其中，所述混合位置包括：基于坐標系的位置信息和繞y軸的旋轉角度和繞x軸的旋轉角度；

根據所獲得的笛卡爾插補點生成機器人關節插補點；

根據所生成的關節笛卡爾插補點規劃所述五軸折彎機器人的笛卡爾軌跡。

本發明的實施方式還提供了一種用于五軸折彎機器人笛卡爾軌跡規劃的裝置，包含：

軌跡確定模塊，用于確定機器人的始末點笛卡爾位置和軌跡；其中，所述笛卡爾位置包括：基于坐標系的位置信息和姿態信息；

檢測模塊，用于檢測所述軌跡是否為折彎跟隨軌跡，并在檢測到是折彎跟隨軌跡時，直接獲得所述軌跡的笛卡爾插補點；

獲取模塊，用于在所述檢測模塊檢測到不是折彎跟隨軌跡時，利用笛卡爾位置和混合位置的互換來獲得笛卡爾插補點；其中，所述混合位置包括：基于坐標系的位置信息和繞y軸的旋轉角度和繞x軸的旋轉角度；

生成模塊，用于根據所述檢測模塊或所述獲取模塊獲得的笛卡爾插補點生成機器人關節插補點；

規劃模塊，用于根據所述生成模塊生成的關節笛卡爾插補點規劃所述五軸折彎機器人的笛卡爾軌跡。

本發明實施方式相對于現有技術而言，利用五軸機器人的始末點笛卡爾位置和混合位置的互換，解決了非折彎跟隨軌跡時的關節插補，從而實現五軸機器人在空間中的非折彎跟隨運動，不僅使得五軸機器人可以完成彎折項目，并拓展五軸機器人的應用場景，從而簡化驅動機構，降低成本，增加項目中機器人的靈巧性、加快機器人動作速度，提高精確度。

作為進一步改進，在所述利用笛卡爾位置和混合位置的互換來獲得笛卡爾插補點的步驟中，包含以下子步驟：將所述始末點笛卡爾位置轉換為始末點混合位置；根據所述始末點混合位置獲得混合位置插補點；將獲得的所述混合位置插補點轉換為笛卡爾插補點。進一步細化利用笛卡爾位置和混合位置的互換，獲得笛卡爾插補點的方法。

作為進一步改進，在所述將始末點笛卡爾位置轉換為始末點混合位置的子步驟中，包含以下子步驟：建立五軸逆運動學；利用所述五軸逆運動學逆解所述始末點笛卡爾位置，獲得機器人的始末點關節位置；根據所述始末點關節位置和所述始末點笛卡爾位置獲得始末點混合位置。進一步細化了在插補點獲得的過程中，笛卡爾位置和混合位置的互換方法。

作為進一步改進，在所述插補點的獲取過程中，采用預定速度的規劃量。進一步限定使用統一速度的規劃量規劃位置信息，使得速度規劃平穩變化，從而能夠保證混合位置插補點平穩變化。

附圖說明

圖1是根據本發明第一實施方式中的用于五軸折彎機器人笛卡爾軌跡規劃的方法流程圖；

圖2是根據本發明第一實施方式中的五軸機器人的連桿參數示意圖；

圖3a是根據本發明第一實施方式中的機器人笛卡爾軌跡示意圖；

圖3b是根據本發明第一實施方式中的機器人關節位置示意圖；

圖3c是根據本發明第一實施方式中的機器人笛卡爾速度示意圖；

圖3d是根據本發明第一實施方式中的機器人關節速度示意圖；