[发明专利]一种基于RRT-Connect算法的机器人钣金折弯进出料路径规划方法

说明书

一种基于RRT‑Connect算法的机器人钣金折弯进出料路径规划方法，其特征是首先将六自由度机器人在钣金折弯进出料过程的路径规划问题转化为机器人末端执行器在二维平面带旋转自由度的三维运动规划问题；然后对原始RRT‑Connect路径规划算法进行改进，采用双步长扩展的节点扩展方式，并添加基于障碍判断的导向策略，实现了算法的时间优化；同时针对改进RRT‑Connect路径规划算法获得可行避障路径的波动性问题和机器人运动的平稳性等要求，对规划路径进行进一步优化，以改善机器人进出料运动的平稳性和高效性。本发明解决了六自由度机器人在钣金折弯进出料过程中无碰撞路径的自动规划问题。

技术领域

本发明涉及一种机器人钣金折弯进出料路径规划方法，用于在机器人钣金折弯进出料时自动规划出一条无碰撞路径，涉及钣金自动化加工的技术领域。

背景技术

钣金折弯是一种常用的板材成形加工工艺，而钣金折弯加工需要考虑工艺、加工效率等因素，对工艺人员的要求较高。钣金折弯加工过程中，需要人工对折弯工件进行进出料、翻面、调头等操作，耗费人力、劳动强度大且存在安全隐患，特别是大型钣金件的折弯。因此，工业机器人在钣金折弯中的应用需求日益迫切。

目前，对钣金折弯机器人操作的控制编程仍以人工示教为主，需要人工规划、反复调整机器人操作路径，效率较低。为满足日益增长的小批量、多品种、柔性化生产需求，迫切需求开展面向钣金折弯的机器人离线编程技术与系统的研究开发。采用六自由度机器人进行钣金折弯时，由于钣金件自身在每次折弯前后会发生形变，如何规划出一条无碰撞并满足折弯工艺和机器人运动特点的路径，是钣金折弯机器人运动规划和离线自动编程的首要问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的机器人折弯中的进出料操作规划难度大，易产生运动干涉等一系列问题，发明一种基于RRT-Connect算法的机器人钣金折弯进出料路径规划方法。

本发明的技术方案是：

一种基于RRT-Connect算法的机器人钣金折弯进出料路径规划方法，它能够规划出机器人钣金折弯进出料过程无碰撞路径，其特征在于它包括以下步骤：

步骤一：将六自由度机器人在钣金折弯进出料过程的路径规划问题转化为机器人末端执行器在二维平面带旋转自由度的三维运动规划问题；

步骤二：对原始RRT-Connect路径规划算法进行改进，采用双步长扩展的节点扩展方式，并添加基于障碍判断的导向策略，实现算法的时间优化；并采用改进的RRT-Connect算法进行路径规划，得到可行的避障路径；

步骤三：如果可行的避障路径存在波动性，则进一步采用优化方法减少波动性，以提高机器人进出料的运动平稳性和效率。

所述的将六自由度机器人在钣金折弯进出料过程的路径规划问题转化为机器人末端执行器在二维平面带旋转自由度的三维运动规划问题，是指在已知初始位姿节点q₀，末态位姿节点q_e，求解中间无碰撞路径节点q_i(x，y，θ)，其中x，y，θ分别为机器人末端的二维平移变量和平面旋转角度。

所述的基于RRT-Connect算法得到可行避障路径是通过对RRT-Connect算法进行改进，建立以初始节点和末态节点为根节点的两棵树，采用双步长扩展的节点扩展方式，添加基于障碍判断的导向策略，减少了算法对无用空间的探索，实现了算法的时间优化。