[發明專利]面向大曲面高精度處理的機器人自動示教控制系統及方法

有效

• 申請號: 201911135040.6
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110788862B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 全旭松;葉亞云;葉朗;張盡力;劉長春;羅歡;陳海平;周海;蔣曉東;易聰之
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/00
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 王海榮

本發明公開了一種面向大曲面高精度處理的機器人自動示教控制系統及方法，包括控制器和機械臂，所述機械臂輸出端上安裝有搭載塊，在該搭載塊搭載面經伸縮機構與示教塊球鉸連接，通過控制器控制機械臂、球鉸、伸縮機構，使機械臂的輸出端垂直于大曲面表面處理位置，當在示教過程中，可以通過控制系統快速實現大曲面表面輪廓的軌跡示教，為曲面精細化處理提供多點示教，更為機器人執行單元提供快速的數據信息。有益效果：通過示教系統和方法，預先獲取大曲面表面處理軌跡過程中的多點示教信息，為機器人實施表面處理過程提供快速的軌跡規劃，有效提高清洗精度。

技術領域

本發明涉及機器人高精度處理技術領域，具體的說是一種面向大曲面高精度處理的機器人自動示教控制系統及方法。

背景技術

隨著激光清洗技術廣泛應用，在某些關鍵部件的膜層去除對激光清洗工藝控制提出了非常高的要求。尤其像飛機蒙皮、復合材料涂層的激光去除，不僅僅對激光器本身的性能提出了較高要求，而且對表面處理過程中的激光作用距離、作用的角度、清洗速度的均勻性、沿曲面法線方向上的指向性提出了較高要求。

傳統技術中，為了達到高精度處理的要求，還處于使用手持式的激光器進行清洗。通過操作人員的工作經驗進行激光處理，但是處理操作過程中，由于操作時間長，手臂會發抖，操作人員不能精準的保持操作距離，導致激光清洗獲得的表面效果差、表面質量均勻性不一致，甚至會損傷其表面基體。

為了提高其清洗效果，采取機器人搭載激光輸出端進行其表面精細化處理是非常具有成效的方式，為了滿足大曲面的精細化表面處理，目前激光處理常用的示教法有遙控示教、直接示教、離線軌跡編程方法等。其中，直接示教又叫手把手示教,由人直接搬動機器人的手臂對機器人進行示教；遙控示教是現在工業機器人示教的主要方式，通過人眼觀察，并通過操作員遙控調節機器人和觀察姿態而完成，示教速度慢，人為因素影響大，清洗誤差大。遙控示教和離線軌跡編程方法均需要依靠人為觀察和操作。離線軌跡編程方法通常又叫計算機編程法，該方法往往需要知道詳細的表面處理模型，但一般表面處理的均為后期維修維保過程中，很難獲得其三維精細化模型參數。處理過程中，往往不能結合被處理件的結構構造，進而難以實現精確的示教參數與精確的表面處理軌跡。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種面向大曲面高精度處理的機器人自動示教控制系統及方法，搭建示教系統，可實現在大曲面表面的任一施工位置獲取對應的施工距離，并記錄示教位置點及機器人位姿參數值，實現大曲面表面連續點快速的示教位置點數據信息，通過控制器，對機械臂的高度和角度進行控制和校對，達到調節精度后，記錄對應的施工位置的狀態參數，當實際操作時，通過狀態參數，實現控制器對機械臂進行控制。

為達到上述目的，本發明采用的具體技術方案如下：

一種面向大曲面高精度處理的機器人自動示教控制系統，包括控制器，所述控制器與機械臂連接，其關鍵技術在于：在所述機械臂輸出端上安裝有搭載塊，在該搭載塊搭載面上設置有伸縮機構、第三CCD圖像傳感器和激光圓點發生器；

所述伸縮機構的伸縮桿頂端設置有位移傳感器，該伸縮桿的伸縮端與搭載塊搭載面固定連接，所述伸縮桿的示教連接端經第一球鉸與示教塊示教面鉸接，在該示教塊示教面上還設置有第一CCD圖像傳感器和第二CCD圖像傳感器，所述第一CCD圖像傳感器和第二CCD圖像傳感器采集端均朝向所述伸縮機構的示教連接端且所述第一CCD圖像傳感器和第二CCD圖像傳感器的采集方向相互垂直；

所述伸縮機構的伸縮桿上設置有位移傳感器，所述位移傳感器與所述控制器的位移檢測端連接；

所述第三CCD圖像傳感器的采集方向與所述伸縮機構的伸縮桿伸縮方向平行，且所述第三CCD圖像傳感器的采集方向垂直于所述搭載塊搭載面；

所述激光圓點發生器與所述搭載塊經精密旋轉軸鉸接；