[發明專利]一種離線編程中的復雜曲面加工軌跡生成方法

有效

• 申請號: 202010110645.6
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111230880B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 呂紅強;舒馳;劉俊;韓九強;鄭輯光
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種離線編程中的復雜曲面加工軌跡生成方法，包括如下步驟：

步驟1：利用復雜曲面軌跡生成算法初步生成機器人加工軌跡；

步驟2：對步驟1中生成的機器人加工軌跡進行檢測，找出機器人運動學中的異常點；

步驟3：對步驟2中找出的異常點進行修正；

步驟4：利用多線程技術進行對異常點修正后的加工軌跡在離線編程軟件中進行虛擬仿真；

步驟5：仿真成功后進行后置代碼轉換到真實環境中運行；

其特征在于，所述步驟2中，所述異常點包括奇異點、軸超限點、不可達點以及跳變點，將所生成的軌跡點按照位姿和機器人機械臂的運動范圍進行運動學分析，找出奇異點、不可達點、軸超限點及跳變點，具體步驟如下：

步驟2.1：選取需要進行檢測的曲面軌跡，提取軌跡信息，并按軌跡加工順序將軌跡點按順序存儲，獲取軌跡點的總個數，設置運動指令計數標志，初始化為0；

步驟2.2：如果計數標志小于軌跡點總個數，獲取當前軌跡點，提取軌跡點信息，反之，進入步驟2.6；

步驟2.3：解析運動指令，通過步驟2.2得到軌跡點信息，通過機器人逆解算法得到在該軌跡點下的運動關節角，如果逆解無解或Jacobian矩陣無反函數，則該點不可達，或該點為奇異點，將軌跡點設為不可達點或奇異點，運動指令計數標志加一，返回步驟2.2；如果逆解有解，解出六個關節角并保存，到步驟2.4；

步驟2.4：由步驟2.3得知當前軌跡點不是不可達點，將逆解求出的六個關節角進行軸超限檢測，如果有任意一軸的關節角超出范圍，將該軌跡點的軸超限狀態設置為激活狀態，如果該點是正常點，到步驟2.5；

步驟2.5：根據運動方式，對該點進行插補，在插補過程中，得到一個插補點，如果該點不是最后一個插補點，返回步驟2.2；如果該點是最后一個插補點，將計數標志加1，返回步驟2.2；

步驟2.6：結束，此時檢測出該復雜曲面軌跡加工過程中，所有遇到的不可達點及軸超限點，并保存了所有軌跡點及其插補點的關節角；

步驟2.7：進行跳變點檢測，具體步驟如下：

步驟2.7.1：首先設置六個關節角的變化量分別為a1，a2，a3，a4，a5，a6；初始化為0，得到包括軌跡點和插補點在內的所有點的個數，設置計數器，初始化為0，設置前一步的六個關節角的值pre1～pre6，初始化為第一個點六個關節角的值；

步驟2.7.2：通過計數器從所有點中按順序得到一個軌跡點，得到這個點的六個關節角cur1～cur6；

步驟2.7.3：通過公式：得到當前軌跡點關節角的變化量，如果關節角變化量大于50度則將該軌跡點中的跳變標志位激活，表面該軌跡點是一個跳變點；

步驟2.7.4：判斷計數器是否小于點的總數，是則返回步驟2.7.2，反之，結束；

通過以上方法將曲面每個軌跡點的狀態數據檢測更新，將軌跡點分為四類：正常點、不可達點、奇異點、軸超限點、跳變點。

2.根據權利要求1所述離線編程中的復雜曲面加工軌跡生成方法，其特征在于，所述步驟1中，利用基于STEP標準的NURBS復雜曲面軌跡生成算法初步生成機器人加工軌跡，包括如下子步驟：

步驟1.1：獲取待加工曲面，其屬于基于STEP標準的NURBS曲面；

步驟1.2：提取所述待加工曲面的幾何信息及拓撲信息；

步驟1.3：定義約束面、原點坐標、法向正方向、參數范圍以及初始平移的間距，采用基于曲率的截面線法生成待加工曲面所有軌跡點的位置坐標；

步驟1.4：對軌跡點進行插補，得到軌跡的姿態信息，用歐拉角表示；

步驟1.5：按照加工次序連接所有生成的軌跡點，并設置軌跡點的運動模式，將第一個軌跡點的運動模式設計為關節空間運動“MOVJ”，其余軌跡點的運動模式設置為笛卡爾空間直線運動“MOVL”。