[發明專利]一種彎管機器人軌跡控制及成形加工方法

有效

• 申請號: 202110427742.2
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113351704B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 鄭碩;劉春梅;郭訓忠
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B21D7/06
• 分類號: B21D7/06;B21D7/12;G06F17/11;G06F17/15
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 付金豹

1.一種彎管機器人軌跡控制及成形加工方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)建立回彈控制方程，通過該方程來控制彎管機器人每次的彎曲角度；

(2)建立工件三維模型，根據右手定則將固定的工件坐標系O₁X₁Y₁Z₁設定在管端夾緊位置，將工具坐標系O₂X₂Y₂Z₂設定在末端執行器彎曲模口中心位置，并記錄下工件三維模型上首尾坐標、各彎曲段的切點坐標以及各彎曲段的實際彎曲角度β；

(3)根據(2)中獲取的參數坐標及彎曲角度對彎管機器人各成形參數進行解算，包括進給距離、控制點位坐標以及末端執行器姿態控制角；

(4)彎管機器人成形時，首先彎管機器人根據控制點位所對應的姿態控制角θ_x，θ_y，θ_z來控制末端執行器的進入姿態，然后彎管機器人根據控制點位坐標將末端執行器送到指定位置并夾緊管材，最后彎管機器人根據計算出的控制點位所對應的進給距離帶動彎曲末端執行器沿著工具坐標系O₂Z₂軸負方向以進給速度v進行平移運動，同時彎曲模繞彎曲中心以旋轉速度ω帶動管材進行彎曲成形；

(5)第一段彎曲段成形結束后，彎管機器人末端執行器松開并脫離管材到達安全位置，之后彎管機器人根據下一段彎曲段解算所得成形參數來控制末端執行器進行彎曲成形，直至彎曲成形完所有彎曲段，得到最終的工件。

2.根據權利要求1所述的軌跡控制及成形加工方法，其特征在于，步驟(1)中，該回彈控制方程的求解過程為：

(11)、確定待成形管材的參數特征，包括材料、管材直徑d、管材壁厚t、彎曲半徑r；

(12)、保持彎曲半徑r不變，利用彎管機器人對待成形管材分別進行理論設定彎曲角度α為10°、30°、50°、70°、90°、110°、130°、150°、170°的彎曲成形，并記錄下每次管材成形后的實際彎曲角度β；

(13)、采用冪函數y＝kxⁿ對測量結果α、β的值進行擬合，得到彎曲半徑為r時，該規格管材的回彈控制方程為：

α＝kβⁿ

其中，α為理論設定彎曲角度；β為實際彎曲角度；k，n為擬合出來的回彈控制系數，其取值與管材材料、管材直徑d以及管材壁厚t相關。