[发明专利]一种弯管机器人轨迹控制及成形加工方法

权利要求书

1.一种弯管机器人轨迹控制及成形加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立回弹控制方程，通过该方程来控制弯管机器人每次的弯曲角度；

(2)建立工件三维模型，根据右手定则将固定的工件坐标系O₁X₁Y₁Z₁设定在管端夹紧位置，将工具坐标系O₂X₂Y₂Z₂设定在末端执行器弯曲模口中心位置，并记录下工件三维模型上首尾坐标、各弯曲段的切点坐标以及各弯曲段的实际弯曲角度β；

(3)根据(2)中获取的参数坐标及弯曲角度对弯管机器人各成形参数进行解算，包括进给距离、控制点位坐标以及末端执行器姿态控制角；

(4)弯管机器人成形时，首先弯管机器人根据控制点位所对应的姿态控制角θ_x，θ_y，θ_z来控制末端执行器的进入姿态，然后弯管机器人根据控制点位坐标将末端执行器送到指定位置并夹紧管材，最后弯管机器人根据计算出的控制点位所对应的进给距离带动弯曲末端执行器沿着工具坐标系O₂Z₂轴负方向以进给速度v进行平移运动，同时弯曲模绕弯曲中心以旋转速度ω带动管材进行弯曲成形；

(5)第一段弯曲段成形结束后，弯管机器人末端执行器松开并脱离管材到达安全位置，之后弯管机器人根据下一段弯曲段解算所得成形参数来控制末端执行器进行弯曲成形，直至弯曲成形完所有弯曲段，得到最终的工件。

2.根据权利要求1所述的轨迹控制及成形加工方法，其特征在于，步骤(1)中，该回弹控制方程的求解过程为：

(11)、确定待成形管材的参数特征，包括材料、管材直径d、管材壁厚t、弯曲半径r；

(12)、保持弯曲半径r不变，利用弯管机器人对待成形管材分别进行理论设定弯曲角度α为10°、30°、50°、70°、90°、110°、130°、150°、170°的弯曲成形，并记录下每次管材成形后的实际弯曲角度β；

(13)、采用幂函数y＝kxⁿ对测量结果α、β的值进行拟合，得到弯曲半径为r时，该规格管材的回弹控制方程为：

α＝kβⁿ

其中，α为理论设定弯曲角度；β为实际弯曲角度；k，n为拟合出来的回弹控制系数，其取值与管材材料、管材直径d以及管材壁厚t相关。