[发明专利]一种工业机器人外部轴位置优化方法

说明书

本发明属于工业机器人技术领域，特别涉及一种设置导轨式工业机器人的方法。一种工业机器人外部轴位置优化方法，其技术方案是：利用机器人逆运动学算法，计算每条路径两端点可达范围交集的中点，作为外部轴位置的初值，检验当前外部轴位置是否满足机器人对整条路径点均可达的要求，若存在不可达则遍历搜索最优位置。本方法通过确定合理的外部轴位置初值，能够快速搜索到机器人外部轴的全局最优位置，有效地防止机器人出现卡死、奇异等状况，从而提高工作效率。

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，特别涉及一种设置导轨式工业机器人的方法。

背景技术

使用设置在导轨上的工业机器人进行喷涂等作业时，按机器人底座在导轨上是否发生移动，可将机器人的工作状态分为固定外部轴和外部轴随动两种。如果目标路径长度不大于机器人末端运动长度限值，将机器人底座固定在导轨某一位置即可完成该目标路径的喷涂作业，则采用固定外部轴工作状态；反之，如果将机器人底座固定，则无法完成该目标路径的喷涂作业，而需要采用外部轴随动工作状态。为了防止机器人外部轴与目标点距离过近而导致关节角到达极限、碰撞或奇异等情况，工业机器人作业过程中，外部轴位置应尽量保持在目标点的一侧(左侧或右侧)。

导轨式工业机器人的外部轴位置优化是防止机器人卡死和提高工作效率的一种重要手段。由于导轨与喷涂目标的位置是固定的，机器人末端要经过的路径是规划好的，机器人各关节角的转动范围是既定的，因此外部轴位置选择是否合理将决定机器人能否顺畅的完成整个工作轨迹。当外部轴位置选择不合理时，机器人就会出现超出关节角范围而卡死、奇异等状况，或者工作效率不高。

发明内容

本发明的目的是：提供一种确定合理的外部轴位置初值，快速搜索到机器人外部轴的全局最优位置，有效地防止机器人出现卡死、奇异等状况，并提高工作效率的方法。

本发明的技术方案是：一种工业机器人外部轴位置优化方法，包括以下步骤：

A.如果目标路径长度不大于机器人末端运动长度限值，则进行B步骤；否则，转到C步骤；

B.确定固定的外部轴位置；

B1.沿导轨建立X轴坐标系，其原点在该导轨最左端；将目标路径左端点的坐标值记为minXPnt，目标路径右端点的坐标值记为maxXPnt；

B2.分别计算机器人对目标路径左、右两端点满足可达性时外部轴位置的范围：

B2.1设机器人底座移动距离为mLen，将minXPnt左侧距离mLen的位置作为初始外部轴位置；

B2.2判定机器人对目标路径左端点的可达性；若可达，则此处为机器人对目标路径左端点可达范围的右边界，记为LR；若不可达，则将机器人底座沿导轨左移mLen，重复B2.2步骤，直到判定出可达范围的右边界，然后转至B2.3步骤；若直到移动到导轨最左端都不可达，则将B2.1步骤中所述的初始外部轴位置设为初值，转至B4步骤；

B2.3机器人底座继续间隔mLen左移，判定对目标路径左端点的可达性，直到判定出不可达的外部轴位置为止，将最左侧的可达位置记作机器人对目标路径左端点的可达范围的左边界，记为LL，若机器人移动到导轨最左端依旧对目标路径点满足可达性，则将导轨最左端位置记为LL；

B2.4从minXPnt左侧距离mLen的位置开始，判定机器人对目标路径右端点的可达性范围，将其右边界记为RR，左边界记为RL；

B3.若机器人对目标路径左、右两端点可达范围存在交集，取交集的中心点RL+(LR-RL)/2作为外部轴位置的初值，转至B4步骤；若没有交集，将目标路径右端点可达范围的中心点RL+(RR-RL)/2设为外部轴位置的初值，转至B4步骤；

B4.优化外部轴位置：

B4.1判定机器人位于外部轴初值位置处对目标路径中所有路径点的可达性；