[发明专利]一种复杂曲面机器人高效高精度示教方法

说明书

本发明属于机器人智能加工技术领域，并具体公开了一种复杂曲面机器人高效高精度示教方法，其包括如下步骤：S1对待示教机器人进行自由牵引以完成一条曲面轨迹的动觉示教，并采集动觉示教数据；S2根据采集的示教数据创建虚拟夹具，利用创建的虚拟夹具为下一条曲面轨迹示教提供辅助，以此完成多条曲面轨迹的示教并获得动觉示教数据；S3根据现有的动觉示教数据构建不完备的曲面流形，并生成虚拟夹具，利用虚拟夹具的辅助完成多条曲面轨迹的示教；S4计算曲面流形误差，并判断曲面流形误差是否在阈值范围内，若是，则结束，若否，则返回步骤S3。本发明具有实用性好，应用简单，示教效率与精度高等优点。

技术领域

本发明属于机器人智能加工技术领域，更具体地，涉及一种复杂曲面 机器人高效高精度示教方法。

背景技术

随着工业水平的不断提高，机器人由于其成本低、柔性好、效率高等 特点，其被广泛应用在如风电叶片、高铁白车身等大型复杂曲面磨抛工作 中。目前，对于大型复杂曲面的机器人加工，往往依赖于机器人离线编程 与示教器编程两种方式。

机器人离线编程精度较高，但其严重依赖于现有模型，泛化能力差， 从成本的角度考虑只适用于零件的大批量加工，同时当机器人所要加工的 零件越来越复杂，离线编程也随之变得越来越难，甚至在某种程度上来说 是不可能实现的。机器人示教编程不依赖现有模型，能够较好地将人工经 验进行转移来处理一些离线编程难以处理的复杂零件，但其整体示教效率 低、精度低，泛化能力差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种复杂曲面机 器人高效高精度示教方法，其能够通过现有少量示教数据生成整体曲面虚 拟夹具，使示教效率显著提高，并在虚拟夹具辅助示教过程中，可融入人 工经验，以更好地适应示教任务，具有实用性好，应用简单，示教效率与 精度高等优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种复杂曲面机器人高效高精度示教 方法，其包括如下步骤：

S1对待示教机器人进行自由牵引以完成一条曲面轨迹的动觉示教，并 采集动觉示教数据；

S2根据采集的示教数据创建虚拟夹具，利用创建的虚拟夹具为下一条 曲面轨迹示教提供辅助，以此完成多条曲面轨迹的示教并获得动觉示教数 据；

S3根据现有的动觉示教数据构建不完备的曲面流形，并生成虚拟夹具， 利用虚拟夹具的辅助完成多条曲面轨迹的示教；

S4计算曲面流形误差，并判断曲面流形误差是否在阈值范围内，若是， 则结束，若否，则返回步骤S3。

作为进一步优选的，优选采用空间阻抗控制的方式实现机器人的自由 牵引。

作为进一步优选的，步骤S2包括如下子步骤：

S21对采集到的动觉示教数据进行稀疏采样得到N个示教数据点，利用 机器人正运动学计算得到示教机器人任务空间内的示教数据点{x_i}_i＝0:N-1；

S22对机器人任务空间内的示教数据点{x_i}_i＝0:N-1进行三次样条插值处理 得到三次样条示教轨迹曲线，并根据三次样条示教轨迹曲线计算出时变矩 阵D(t)，然后利用时变矩阵D(t)计算瞬时理想运动方向D_r与瞬时禁止运动方 向D_t；

S23根据瞬时理想运动方向D_r与瞬时禁止运动方向D_t构建虚拟夹具：

V＝k(D_r+k_tD_t)P_i