[发明专利]一种冲压机器人多工位快速运动算法

说明书

技术领域

本发明涉及工业机器人算法领域,尤其涉及一种冲压机器人多工位快速运动算 法。

背景技术

自从冲压机器人技术开始发展，在1980年代工业机器人已成功的应用于汽车制造 业等产业，在机械人技术领域是应用范围最广泛的自动化机械装置，而许多工业危险之组 装、喷漆、焊接、高温铸锻等繁重工作，皆能以机器人取代人工作业。目前冲压机器人在机器 人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，除了主要用于工业制造上，商业农 业、模具制造、产品生产、军事保全甚至在太空探索等领域都可以发现其应用装置。

冲压机器人在产业自动化的应用已经相当广泛，因为各个国家产业分布的不同， 以及各产业对于机械手臂的需求量也有差异。主要是使用于人工无法进行或者会耗费较多 时间来做的工作，机器人手臂在精度与耐用性上可以减少许人为的不可预知问题。自从第 一台工业用机器人发明以来，冲压机器人的应用也从原本的汽车工业、模具制造、电子制程 等相关产业，更拓展到农业、医疗、服务业等等。

冲压机器人多工位快速运动算法研发方面，多工位快速运动机器人广泛应用于汽 车制造商、汽车零组件与电子相关产业。机器人可以提升产品技术与品质，而这些初期工作 大多可以借由机器人手臂来完成。机器人手臂的精准、零误差，对于产品的品质掌握自然拥 有其优势，减少品管所花费的时间与人力。工业应用上，以装配、加工、熔接、切削、加压、货 物搬运、检测等。

随着社会的发展，目前人力成本越来越高，单纯靠劳动力得的手工生产和制造已 经远远不能满足工业上的需求，冲压机器人逐步取代原始机械冲压，成为工业发展的新动 力。本发明的算法，将先进制造与数控技术相结合，使冲压机器人实现快速自动抓取，快速 自动定位，自动感知分析，快速自动加工，快速自动输送等全自动功能，大大降低了对劳动 力数量和能力的要求。

发明内容

发明主要是解决现有产品所存在的技术问题，从而提供一种冲压机器人多工位快 速运动算法，其特征是，实现冲压过程中无需人的参与，自动地进行快速平移、旋转、拿取和 放置运动，提高冲压机器人的高速化、流程化；该快速运动算法使用在冲压机器人中，具体 包括：

压机器人的DH运动算法中每个关节设置四个参数，即α、d、a、θ，冲压机器人的几何误差 的校准需要用到雅可比矩阵，需要根据DH运动学算法建立机械手末端工具位姿（X、Y、Z、U、 V、W）与连杆参数（α、d、a、θ）的微分关系；

压机器人手抓工作时定义a、b、c分别是拇指、食指、中指的指尖，ad垂直于bc交 bc于d。三指手在抓取物体时，三个手指的指尖在一个圆o’上，手掌上三个手指的指跟在 一个圆o上。因为三个手指的前关节长度相等都为?1，后关节长度也都相等为?2，且前后 指长度相等，即?1＝?2＝50mm，三指所在圆的直径为80mm，则有圆o’和圆o平行，圆o’ 的原点o’和圆o的原点o连线o’o垂直于手掌平面。操作点o’距离手掌中心o的距 离；

冲压机器人的姿态可用固接于末端执行器的坐标系相对于基坐标系的方位来计算，此 坐标系O-x1y1z1的原点在三指手的指跟内切圆的中心线上，描述手爪方向的三个单位矢 量的指向如下：z1向矢量处于夹持器接近物体的方向上;

以把冲压机器人的机械手看作是一系列由关节连接起来的连杆构成的，每个关节的运 动都对冲压机器人末端执行器的最终位置和姿态有所影响，为机械手的每一个连杆在关节 处固接一个坐标系，并用齐次变换来描述这些坐标系之间的相对位置和姿态，如果A₁表示 第一个连杆上固接坐标系相对于基系基系的齐次变换矩阵，A₂表示第二个连杆上固接坐标 系相对于第一个连杆固接坐标系的位置和姿态的齐次变换矩阵，则T₂=A₁表示第二个连杆 上固接坐标系在基系中的位姿，同理，如果A₃表示第三个连杆上固接坐标系相对于第二个 连杆固接坐标系位姿的齐次变换矩阵，则T₃=A₁A₂A₃表示第三个连杆上固接坐标系在基系 中的位姿；