一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法及装置，包括：101、获取木材的点云数据；102、获取喷涂工件的参数，并确定喷涂工件在木材上方的预置距离h；103、根据喷涂工件的参数和预置距离h，通过预置第一公式计算喷涂工件在木材上涂层积累的速率，其中预置第一公式为：

A robot trajectory optimization method and device for wood spraying industry

The embodiment of the invention discloses a robot trajectory optimization method and device used in the wood spraying industry, including: 101, obtaining the point cloud data of the wood; 102, obtaining the parameters of the sprayed workpiece, and determining the preset distance h above the wood; 103, according to the parameters of the sprayed workpiece and the preset distance h, through preloading, The first formula is used to calculate the rate of coating accumulation on the wood, and the first formula is:

【技术实现步骤摘要】
一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法及装置
本专利技术涉及机器人轨迹优化
，尤其涉及一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法、装置及机器人。
技术介绍
木材喷涂机器人的轨迹优化作为机器人喷涂行业的一个重要的应用领域，受到了广大工控行业研究者的广泛关注。喷涂机器人轨迹的优化作为机器人喷涂行业的核心内容，其轨迹的精确度、稳定性、合理性、通用性一直都是很具有研究意义的部分，以提高生产效率、喷涂质量、改善工人的工作条件都起到了关键性的作用。随着世界各国对喷涂机器人自动化需求的日益重视，喷涂机器人的喷涂效果与物体表面形状、喷涂过程参数等诸多因素有关。为了达到新的喷涂作业标准,实现高效低成本的生产目标,对新喷涂建模的分析以及高性能喷涂机器人轨迹优化算法、控制策略的研究已成为国内外学者们关注的热点。我国的工业机器人起步晚，关键的技术与零件过度依赖于国外进口。我国的工业机器人在政府大力支持下，80年代起步，90年代示范，2000年产业化，现在工业机器人正在每年递增。同时，政府也加大对机器人应用行业的人才培养，并培养出了一大批高素质高技术水平的学科带头人。我国的863计划也将机器人的应用和发展看作重要的研究课题，将恶劣的应用环境做背景，把工程应用作为先导，不断的发展和研究先进的机器人应用技术。此外还通过国际的合作，不断引进国外领先的机器人应用技术，并加大了机器人生产工程上的使用。木材喷漆机器人常用机器人轨迹生成主要方法有：人工示教法和点对点编程法。人工示教对工作人员的经验要求较高，需要通过工作人员反复试验确定最终轨迹、喷漆角度、喷漆距离等，这种方法虽然简单易行，但是存在着诸多的缺点：喷涂效果决定于工人的经验、需要大量人力物力进行试验且工人仍处于油漆的毒害的环境中。点对点编程指编程人员人工对喷涂轨迹进行规划，选择轨迹中的若干有效点，输入机器人系统，再由机器人自动生成连续的运行轨迹。
技术实现思路
本专利技术提供了一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法及装置，解决了人工示教法的喷涂效果决定于工人的经验、需要大量人力物力进行试验且工人仍处于油漆的毒害的环境中以及点对点编程指编程人员人工对喷涂轨迹进行手动规划的技术问题。本专利技术提供了一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法，包括：S1、获取木材的点云数据；S2、获取喷涂工件的参数，并确定喷涂工件在木材上方的预置距离h；S3、根据喷涂工件的参数和预置距离h，通过预置第一公式计算喷涂工件在木材上涂层积累的速率，其中预置第一公式为：其中，R为喷涂半径，A为常数，r为平面上任意一点s至沿喷射方向喷涂工件中心投影点的距离；S4、根据喷涂工件在木材上涂层积累的速率，确定相邻两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度，得到相邻两个喷涂行程的间隙；S5、根据相邻两个喷涂行程的间隙，生成基于N字型的机器人运动轨迹。进一步地，步骤S4具体包括：以误差最小为目标，通过最小二乘法寻找满足q(0)≈q(R-d/2)≈q(R-d)的相邻两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度d，其中：r1∈(-R,R)，r2∈(R-d,3R-d)，m、n分别为喷涂积累的时间，根据相邻两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度d，得到相邻两个喷涂行程的间隙ΔH，其中ΔH＝2R-d。进一步地，步骤S5还包括：计算L1＝2R+2R-d以及L2＝π(2R-d)/2，若L1＞L2，则确定喷涂工件在木材外为以R-d/2为半径的弧形拐点轨迹，否则确定喷涂工件在木材外为以R为宽，2R-d为长的矩形拐点轨迹。进一步地，步骤S5还包括：若喷涂工件在木材外为以R-d/2为半径的弧形拐点轨迹，则根据预置第二公式确定喷涂工件的弧形拐点的圆心与木材的边界的距离L以确定机器人运动轨迹，其中预置第二公式为：本专利技术提供了一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化装置，包括：第一获取单元，用于获取木材的点云数据；第二获取单元，用于获取喷涂工件的参数，并确定喷涂工件在木材上方的预置距离h；速率计算单元，用于根据喷涂工件的参数和预置距离h，通过预置第一公式计算喷涂工件在木材上涂层积累的速率，其中预置第一公式为：其中，R为喷涂半径，A为常数，r为平面上任意一点s至沿喷射方向喷涂工件中心投影点的距离；间隙确定单元，用于根据喷涂工件在木材上涂层积累的速率，确定相邻两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度，得到相邻两个喷涂行程的间隙；轨迹生成单元，用于根据相邻两个喷涂行程的间隙，生成基于N字型的机器人运动轨迹。进一步地，间隙确定单元具体包括：寻优子单元，用于以误差最小为目标，通过最小二乘法寻找满足q(0)≈q(R-d/2)≈q(R-d)的相邻两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度d，其中：r1∈(-R,R)，r2∈(R-d,3R-d)，m、n分别为喷涂积累的时间，计算子单元，用于根据相邻两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度d，得到相邻两个喷涂行程的间隙ΔH，其中ΔH＝2R-d。进一步地，轨迹生成单元还用于：计算L1＝2R+2R-d以及L2＝π(2R-d)/2，若L1＞L2，则确定喷涂工件在木材外为以R-d/2为半径的弧形拐点轨迹，否则确定喷涂工件在木材外为以R为宽，2R-d为长的矩形拐点轨迹。进一步地，轨迹生成单元还用于：若喷涂工件在木材外为以R-d/2为半径的弧形拐点轨迹，则根据预置第二公式确定喷涂工件的弧形拐点的圆心与木材的边界的距离L以确定机器人运动轨迹，其中预置第二公式为：本专利技术提供了一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化装置，包括：存储器，用于存储指令；处理器，耦合到所述存储器，所述处理器被配置为基于所述存储器存储的指令执行实现如上任一项所述的方法。本专利技术提供了一种运用于木材喷涂行业的机器人，利用如上任一项所述的轨迹优化方法进行作业规划，其特征在于，包括：喷涂工件以及与喷涂工件连接的多个关节。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供了一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法，包括：S1、获取木材的点云数据；S2、获取喷涂工件的参数，并确定喷涂工件在木材上方的预置距离h；S3、根据喷涂工件的参数和预置距离h，通过预置第一公式计算喷涂工件在木材上涂层积累的速率，其中预置第一公式为：其中，R为喷涂半径，A为常数，r为平面上任意一点s至沿喷射方向喷涂工件中心投影点的距离；S4、根据喷涂工件在木材上涂层积累的速率，确定相邻两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度，得到相邻两个喷涂行程的间隙；S5、根据相邻两个喷涂行程的间隙，生成基于N字型的机器人运动轨迹。本专利技术中，通过计算确定喷涂工件在木材上涂层积累的速率，进而自动生成基于N字型的机器人运动轨迹，能够提供合理轨迹规划指导，提高喷涂质量及减少加工时间，解决了人工示教法的喷涂效果决定于工人的经验、需要大量人力物力进行试验且工人仍处于油漆的毒害的环境中以及点对点编程指编程人员人工对喷涂轨迹进行手动规划的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术提供的一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法的一个实施例的流程示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】
1.一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法，其特征在于，包括：S1、获取木材的点云数据；S2、获取喷涂工件的参数，并确定喷涂工件在木材上方的预置距离h；S3、根据喷涂工件的参数和预置距离h，通过预置第一公式计算喷涂工件在木材上涂层积累的速率，其中预置第一公式为：其中，R为喷涂半径，A为常数，r为平面上任意一点s至沿喷射方向喷涂工件中心投影点的距离；S4、根据喷涂工件在木材上涂层积累的速率，确定相邻两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度，得到相邻两个喷涂行程的间隙；S5、根据相邻两个喷涂行程的间隙，生成基于N字型的机器人运动轨迹。2.根据权利要求1所述的运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法，其特征在于，步骤S4具体包括：以误差最小为目标，通过最小二乘法寻找满足q(0)≈q(R-d/2)≈q(R-d)的相邻两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度d，其中：r1∈(-R,R)，r2∈(R-d,3R-d)，m、n分别为喷涂积累的时间，根据相邻两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度d，得到相邻两个喷涂行程的间隙ΔH，其中ΔH＝2R-d。3.根据权利要求2所述的运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法，其特征在于，步骤S5还包括：计算L1＝2R+2R-d以及L2＝π(2R-d)/2，若L1＞L2，则确定喷涂工件在木材外为以R-d/2为半径的弧形拐点轨迹，否则确定喷涂工件在木材外为以R为宽，2R-d为长的矩形拐点轨迹。4.根据权利要求3所述的运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化方法，其特征在于，步骤S5还包括：若喷涂工件在木材外为以R-d/2为半径的弧形拐点轨迹，则根据预置第二公式确定喷涂工件的弧形拐点的圆心与木材的边界的距离L以确定机器人运动轨迹，其中预置第二公式为：5.一种运用于木材喷涂行业的机器人轨迹优化装置，其特征在于，包括：第一获取单元，用于获取木材的点云数据；第二获取单元，用于获取喷涂工件的参数，并确定喷涂工件在木材上方的预置距离h；速率计算单元，用于根据喷涂工件的参数和预置距离h...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小桐，宋亚男，徐荣华，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44