[发明专利]工件装在机器人上的轨迹生成实现方法

说明书

本发明所设计的工件装在机器人上的轨迹生成实现方法，使用工件参数或实际扫描得出的较优点集建立多个虚拟坐标系，所述的虚拟坐标系只进行轨迹计算，不参与控制机器人运动；通过上述建立的虚拟坐标系之间的旋转平移关系和工件焊缝模型计算得出轨迹，控制机器人使用自带的法兰盘坐标系行走计算出的轨迹，使得焊缝点集都经过同一点，以进行扫描或焊接。这种机器人焊接轨迹生成的方法通过所建立的虚拟坐标系计算轨迹后，直接由法兰盘坐标系控制机器人的行走轨迹，从而规避了手动标定TCP对机器人绝对精度的影响；规避了除机器人以外进行的机械运动，减少了机械复杂度的同时，提高了工件焊接精度，且可适用于所有存在焊缝模型且可安装在机器人上的工件。

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，具体涉及工件装在机器人上的轨迹生成实现方法。

背景技术

在现有技术中在现有技术中随着机器人的普及，在工业上逐步替代了人工的焊接方式，来进行多种类型的工件焊接，一般通过两种方法控制机器人的行走，一种是手操器示教位置，使机器人按照示教的位置重复行走，这种方法适应性差，对工件拼装以及定位要求高，同时需要一定的机器人工作经验；另一种由外部程序生成焊接轨迹，发送轨迹控制机器人的行走，一般是工件放置在机器人周围，根据工件参数与放置位置生成机器人焊枪的移动轨迹，使得焊枪围绕着工件进行扫描焊接，这种方法需要标定外部工具TCP，难以校准绝对精度，且对于某些工件需配合变位机或外部轴，增加了系统复杂性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了规避了手动标定的TCP精度对机器人变姿态行走的绝对精度的影响，规避了除机器人外的机械，提高了精度，减少了机械复杂度的工件装在机器人上的轨迹生成实现方法。

为了到达上述目的，本发明设计的工件装在机器人上轨迹生成实现方法，其特征在于分为以下步骤：

S1.已知机器人固有坐标系为机器人法兰盘坐标系C_F，机器人基座坐标系C_b，且根据焊接工件和焊缝形成的截面上分别建立工件坐标系C_t与焊缝坐标系C_f；

S2.通过已知的焊接工件参数，求取工件坐标系C_t与焊缝坐标系C_f之间的旋转平移关系，为3×3的旋转矩阵R(C_t-C_f)与3×1的平移矩阵T(C_t-C_f)相加，得出C_t×R(C_t-C_f)+T(C_t-C_f)＝C_f；逆运算求得旋转矩阵R(C_f-C_t)，得出C_f×R(C_f-C_t)-T(C_t-C_f)＝C_t；

S3.根据上述坐标系之间的旋转平移计算公式与机器人本身可以得到TCP坐标系所在的位姿数据，从而得出机器人法兰盘坐标系C_F与机器人基座坐标系C_b之间的旋转平移关系，为3×3的旋转矩阵R(C_b-C_F)与3×1的平移矩阵T(C_b-C_F)；

S4.将焊接工件装夹在法兰盘夹具上；

S5.通过观察测量或标定方法确定工件坐标系C_t与法兰盘坐标系C_F的关系，得出法兰盘坐标系C_F与工件坐标系C_t之间的旋转平移关系为3×3的旋转矩阵R(C_F-C_t)与3×1的平移矩阵T(C_F-C_t)；