[發(fā)明專(zhuān)利]一種六關(guān)節(jié)機(jī)器人的焊縫跟蹤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110231650.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113001069B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張燚華;張東衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京達(dá)風(fēng)數(shù)控技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/16;B23K37/00
• 代理公司: 南京禾易知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32320
• 代理人: 張松云

1.一種六關(guān)節(jié)機(jī)器人的焊縫跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、手眼標(biāo)定得到3D視覺(jué)系統(tǒng)和六關(guān)節(jié)機(jī)器人之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣方程A為：

S2、利用3D視覺(jué)系統(tǒng)采集焊縫軌跡路徑點(diǎn)的三維坐標(biāo)離散數(shù)據(jù)集；設(shè)采集的點(diǎn)的個(gè)數(shù)為n，3D視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)焊縫軌跡進(jìn)行拍照并進(jìn)行處理得出軌跡中各個(gè)路徑點(diǎn)在視覺(jué)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)記錄為P1、P2、...、Pn：

S3、計(jì)算六關(guān)節(jié)機(jī)器人坐標(biāo)系下的焊縫軌跡路徑的所述三維坐標(biāo)離散數(shù)據(jù)集；設(shè)各路徑點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)為Q1、Q2、...、Qn，則有：

只取矩陣的前三行，即：

同理可得：

S4、計(jì)算六關(guān)節(jié)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中的速度的雅克比矩陣；

在焊縫跟蹤過(guò)程中，機(jī)器人姿態(tài)保持不變?yōu)樨Q直向下，設(shè)各路徑點(diǎn)處的雅克比矩陣為B1、B2、...,則有：

B₁＝[B₁₁ B₁₂ B₁₃ B₁₄ B₁₅ B₁₆]

B₂＝[B₂₁ B₂₂ B₂₃ B₂₄ B₂₅ B₂₆]

上述方程式中a₁ a₂ a₃ d₄表示的是機(jī)器人的連桿參數(shù)，θ₁₁ θ₁₂ θ₁₃ θ₁₄ θ₁₅ θ₁₆表示的是在第1個(gè)焊縫路徑點(diǎn)處機(jī)器人的六個(gè)關(guān)節(jié)坐標(biāo)，θ₂₁ θ₂₂ θ₂₃ θ₂₄ θ₂₅ θ₂₆表示的是在第2個(gè)焊縫路徑點(diǎn)處機(jī)器人的六個(gè)關(guān)節(jié)坐標(biāo)；

S5、查詢六關(guān)節(jié)機(jī)器人各關(guān)節(jié)伺服電機(jī)的使用手冊(cè)得到關(guān)節(jié)空間的最大速度離散集；

通過(guò)查詢六關(guān)節(jié)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)伺服電機(jī)的手冊(cè)，可以得到各個(gè)伺服電機(jī)的最大速度為V_m1 V_m2 V_m3 V_m4 V_m5 V_m6，則關(guān)節(jié)空間的最大速度離散集V_jmax為：

上述方程式中k₁ k₂ k₃ k₄ k₅ k₆表示的是機(jī)器人各軸的減速比；

S6、計(jì)算六關(guān)節(jié)機(jī)器人笛卡爾空間所述最大速度離散集；

設(shè)各路徑點(diǎn)處的關(guān)節(jié)空間速度矩陣為Vj1、Vj2、...,各路徑點(diǎn)處的笛卡爾空間速度矩陣為V1、V2、...,則有：

上述方程式中V_j11 V_j12 V_j13 V_j14 V_j15 V_j16表示的是在第1個(gè)焊縫路徑點(diǎn)處機(jī)器人關(guān)節(jié)空間的六個(gè)分速度，V₁₁ V₁₂ V₁₃ V₁₄ V₁₅ V₁₆表示的是在第1個(gè)焊縫路徑點(diǎn)處機(jī)器人笛卡爾空間的六個(gè)分速度，V_1合表示的是第1個(gè)焊縫路徑點(diǎn)處機(jī)器人笛卡爾空間的合速度，B₁^-1表示的是矩陣B₁的逆矩陣，V_j21 V_j22 V_j23 V_j24 V_j25 V_j26表示的是在第2個(gè)焊縫路徑點(diǎn)處機(jī)器人關(guān)節(jié)空間的六個(gè)分速度，V₂₁ V₂₂ V₂₃ V₂₄ V₂₅ V₂₆表示的是在第2個(gè)焊縫路徑點(diǎn)處機(jī)器人笛卡爾空間的六個(gè)分速度，V_2合表示的是第2個(gè)焊縫路徑點(diǎn)處機(jī)器人笛卡爾空間的合速度，B₂^-1表示的是矩陣B₂的逆矩陣；

將式7、式8代入式6，有：

上述方程式中abs表示的是絕對(duì)值，根據(jù)式9、式10即可以求出笛卡爾空間最大速度離散集V_1合V_2合；

S7、對(duì)所述最大速度離散集進(jìn)行曲線擬合得到最大速度連續(xù)集；

設(shè)各路徑點(diǎn)到第1個(gè)焊縫路徑點(diǎn)的距離為s1、s2、...,選擇曲線V_合＝a*s⁵+b*s⁴+c*s³+d*s²+e*s+f對(duì)笛卡爾空間最大速度離散集進(jìn)行曲線擬合，可以得到笛卡爾空間最大速度連續(xù)集，設(shè)矩陣方程式C、D為：

則系數(shù)矩陣為：

上述方程式中C^T表示的是矩陣C的轉(zhuǎn)置矩陣，(C^T*C)^-1表示矩陣C^T和矩陣C乘積的逆矩陣；

S8、基于所述最大速度連續(xù)集進(jìn)行速度曲線規(guī)劃；將六關(guān)節(jié)機(jī)器人的各關(guān)節(jié)升速至常規(guī)運(yùn)行速度，用于連接最大速度連續(xù)集的曲線，所有工作運(yùn)行結(jié)束時(shí)，降速后停止。