[发明专利]一种冲压机器人多工位快速运动算法

摘要

本发明公开一种冲压机器人多工位快速运动算法，随着社会的发展，目前人力成本越来越高，单纯靠劳动力得的手工生产和制造已经远远不能满足工业上的需求，冲压机器人逐步取代原始机械冲压，成为工业发展的新动力。本发明的算法，将先进制造与数控技术相结合，使冲压机器人实现快速自动抓取，快速自动定位，自动感知分析，快速自动加工，快速自动输送等全自动功能，大大降低了对劳动力数量和能力的要求。

主权项

1.一种冲压机器人多工位快速运动算法，其特征是，实现冲压过程中无需人的参与，自动地进行快速平移、旋转、拿取和放置运动，提高冲压机器人的高速化、流程化；该快速运动算法使用在冲压机器人中，具体包括：a冲压机器人的DH运动算法中每个关节设置四个参数，即α、d、a、θ，冲压机器人的几何误差的校准需要用到雅可比矩阵，需要根据DH运动学算法建立机械手末端工具位姿(X、Y、Z、U、V、W)与连杆参数(α、d、a、θ)的微分关系；b冲压机器人手爪工作时定义a、b、c分别是拇指、食指、中指的指尖，ad’垂直于bc交bc于d’；三指手在抓取物体时，三个手指的指尖在一个圆o’上，手掌上三个手指的指跟在一个圆o上；因为三个手指的前关节长度相等都为l1，后关节长度也都相等为l2，且前后指长度相等，即l1＝l2＝50mm，三指所在圆的直径为80mm，则有圆o’和圆o平行，圆o’的原点o’和圆o的原点o连线o’o垂直于手掌平面；c冲压机器人的姿态可用固接于末端执行器的坐标系相对于基坐标系的方位来计算，此坐标系0‑x1y1z1的原点在三指手的指跟内切圆的中心线上，描述手爪方向的三个单位矢量的指向如下：x1向矢量处于y1的逆时针方向且z1的顺时针方向上，y1向矢量处于x1的顺时针方向上，z1向矢量处于接近物体的方向上；d以把冲压机器人的机械手看作是一系列由关节连接起来的连杆构成的，每个关节的运动都对冲压机器人末端执行器的最终位置和姿态有所影响，为机械手的每一个连杆在关节处固接一个坐标系，并用齐次变换来描述这些坐标系之间的相对位置和姿态，如果A₁表示第一个连杆上固接坐标系相对于基坐标系的齐次变换矩阵，A₂表示第二个连杆上固接坐标系相对于第一个连杆固接坐标系的位置和姿态的齐次变换矩阵，则T₂＝A₁A₂表示第二个连杆上固接坐标系在基坐标系中的位姿，同理，如果A₃表示第三个连杆上固接坐标系相对于第二个连杆固接坐标系位姿的齐次变换矩阵，则T₃＝A₁A₂A₃表示第三个连杆上固接坐标系在基坐标系中的位姿；e拥有多工位快速运动算法的冲压机器人，描述其末端执行器在基坐标系中的位姿矩阵为：T₆＝A₁A₂A₃A₄A₅A₆，其中A₄、A₅、A₆分别表示第4、5、6个连杆上固接坐标系分别相对于第3、4、5个连杆上固接坐标系的齐次变换矩阵，各连杆含有一个自由度，末端执行器能在其运动范围内任意定位与定向，其中三个自由度用于规定位置，而另外三个自由度用来规定姿态。