[发明专利]一种多关节工业机器人3D打印路径优化方法

说明书

本发明公开了一种多关节工业机器人3D打印后处理与路径优化方法，涉及多关节工业机器人3D打印精度控制技术领域，该方法包括计算3D打印材料喷嘴口位于原始路径点时，多关节工业机器人的旋转轴角度的m组解；计算原始路径点的非线性误差；计算出原始路径点的m个非线性误差，并从中取最小非线性误差ε，若ε＜误差阈值[ε]，则无需在两个相邻路径点插路径点，否则需要插路径点，更新代码文件，直至所有相邻原始路径点之间完成优化插值，结束路径优化过程。本发明能使加工代码反映所有运动轴相对于其打印原点位置的真实运动量，建立了真实可用的多关节工业机器人3D打印后处理与路径优化方法，可用于多关节工业机器人3D打印的高精度打印。

技术领域

本发明涉及多关节工业机器人3D打印精度控制技术领域，具体而言，涉及一种多关节工业机器人3D打印路径优化方法。

背景技术

当前，制造行业正在从传统的等材制造、减材制造向增材制造转变，增材制造在原型制造和模具制造方面具有巨大的优势。

3D打印技术是一种增材制造方法，通过逐层打印的方式，最终完成整个模型的制造。然而，常规的3D打印受限于机械工作空间和零件尺寸的约束，相比在笛卡尔坐标系下实现运动控制，其灵活性和柔韧性更高。机器人和3D打印两者的结合是很好的课题，工业机器人3D打印可以克服传统3D打印的空间限制，同时可以实现复杂自由曲面的高精度打印。

复杂路径是机器人复杂曲面3D打印的基础。后处理是复杂路径和打印机器人之间的联系，而后处理是非常重要的。大多数后处理研究使用Denavit-Hartenberg(D-H)参数化方法建立机器人运动学。在这种方法中，累积误差会随着自由度的增加而增加。现代智能算法被广泛应用于求解复杂结构机器人的逆运动学，这些方法可以得到精确的反解，但需要大量的训练。机器人的逆运动学解是一个多解问题，目前一般采用最短行程准则来选择合适的解决方案，但忽略了机器人各关节的差异和实际要求。精确的路径是保证运动系统精度和性能的前提。由于旋转关节的非线性运动，多关节工业机器人不可避免地存在非线性误差，非线性误差可以应用于工业机器人3D打印的路径优化。

发明内容

本发明在于提供一种多关节工业机器人3D打印路径优化方法，其能够缓解上述问题。

为了缓解上述的问题，本发明采取的技术方案如下：

本发明提供了一种多关节工业机器人3D打印路径优化方法，包括如下步骤：

S1、定义非线性误差阈值为[ε]，M为3D打印路径中原始路径点的总数，且大于2，设插值路径点为P_c，初始化3D打印路径中原始路径点的序号i＝1，读取3D打印路径文件；

S2、从3D打印路径文件中选取相邻两个原始路径点P_i、P_i+1；

S3、计算3D打印材料喷嘴口位于原始路径点P_i+1时，多关节工业机器人的旋转轴角度的m组解，初始化k＝1；

S4、根据3D打印材料喷嘴口位于原始路径点P_i+1时，多关节工业机器人的旋转轴角度的m组解，计算原始路径点P_i+1的非线性误差ε_i+1,k；

S5、若k＜m，则k＝k+1，并跳转至步骤S4，否则继续执行步骤S6；

S6、计算原始路径点P_i+1的最小非线性误差ε＝min{ε_i+1,k}；

S7、若ε＜[ε]，则执行步骤S9，否则继续执行步骤S8；