[发明专利]一种基于工件模型的机器人作业任务生成方法

权利要求书

1.一种基于工件模型的机器人作业任务生成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)获取待加工工件在数据交换文件中的加工轨迹数据，将该加工轨迹数据进行坐标系转换后再进行插补得到插补后的加工轨迹数据；

(2)建立三维仿真空间，使用虚拟现实建模语言建立待加工工件和机器人的三维实体模型并在三维仿真空间中显示，利用所述插补后的加工轨迹数据在三维仿真空间中显示待加工工件的三维轨迹，根据所述待加工工件的三维轨迹设置机器人的运动位姿；

(3)根据机器人的三维实体模型构建机器人的运动学方程，根据机器人的运动位姿利用运动学方程求解机器人的运动数据；

(4)根据所述机器人的运动数据生成作业文件；其中，步骤(1)中待加工工件在数据交换文件中的加工轨迹数据是指待加工工件的图形边界信息，图形边界信息包含不同类型的基本图元，若图元类型为点，则获取其对应坐标；若图元类型为圆弧，则获取圆心坐标、半径、起始角、终止角和方向向量；若图元类型为直线，则获取其起始点和终止点；若图元类型为圆，则获取其圆心坐标、半径和方向向量。

2.根据权利要求1所述的机器人作业任务生成方法，其特征在于，步骤(1)对加工轨迹数据进行坐标转换是指将加工轨迹数据由对象坐标系转换为世界坐标系，即利用对象坐标系和世界坐标系之间的相对位置关系完成加工轨迹数据的坐标转换，确定对象坐标系和世界坐标系之间的相对位置关系，具体包括：

以任意单位长的向量作为对象坐标系的Z轴，利用任意轴算法确定对象坐标系的X轴，具体为：判断对象坐标系的Z轴是否靠近正或负的世界坐标系的X轴，若是，由世界坐标系的Y轴与对象坐标系的Z轴进行矢量积运算得到对象坐标系的X轴；否则，世界坐标系的Z轴与对象坐标系的Z轴进行矢量运算得到对象坐标系的X轴；所述靠近是指对象坐标系的Z轴在世界坐标系的X轴分量Zx和Y轴分量Zy同时小于1/64；再利用右手定则确定对象坐标系的Y轴。

3.根据权利要求1所述的机器人作业任务生成方法，其特征在于，步骤(1)中对加工轨迹数据进行插补是指：若图元类型为直线，则采用等步长法进行插补，否则，采用等偏差法进行插补。

4.根据权利要求1所述的机器人作业任务生成方法，其特征在于，所述运动位姿包括位置和姿态，位置通过目标轨迹来体现，目标轨迹的设置，包括以下步骤：建立三维仿真空间中三维轨迹和windows平面上二维轨迹的转换关系；

提取用户鼠标在windows平面上的实时位置，并根据鼠标位置与二维轨迹的距离远近用不同颜色显示windows平面上的二维轨迹便于用户确定所选择的二维轨迹；

将用户选择的二维轨迹转换为三维仿真空间中的三维轨迹，获得机器人运动的目标轨迹，所述三维仿真空间采用开源软件库OpenGL实现。

5.根据权利要求4所述的机器人作业任务生成方法，其特征在于，姿态的设置是指利用机器人最后一个关节的坐标系的x轴、y轴和z轴的方向来确定。

6.根据权利要求1所述的机器人作业任务生成方法，其特征在于，步骤(3)中根据机器人的三维实体模型建立机器人的运动学方程是指：将机器人可以独立运动的连杆进行分离，在每个独立运动的连杆上建立坐标系，利用各连杆的旋转轴和旋转方向所确定的各坐标系之间的转换关系。