焊接机器人及其摆动轨迹的规划方法技术

技术编号:22557683 阅读:64 留言:0更新日期:2019-11-16 01:19
本申请公开了一种焊接机器人及其摆动轨迹的规划方法,该规划方法包括:确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标系下的第一位置坐标和第一姿态坐标;确定多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标,其中,多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下形成位于YOZ平面的V型偏移轨迹;将第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标转换为在工件坐标系下的第二位置坐标;叠加第一轨迹点的第一位置坐标与对应的第二轨迹点的第二位置坐标,得到与第一轨迹点对应的插补点在工件坐标系下的位置坐标,得到与第一轨迹点对应的插补点在工件坐标系下的位置坐标;根据插补点确定规划后的摆动轨迹。本申请所提供的摆动轨迹的规划方法计算简单。

Welding robot and its swing path planning method

The application discloses a planning method for a welding robot and its swing track, the planning method includes: determining the first position coordinate and the first attitude coordinate of a plurality of first track points on the weld under the workpiece coordinate system; determining the position coordinate of a plurality of second track points corresponding to each of the first track points under the swing coordinate system, wherein, the second corresponding to each of the first track points The track point forms a V-shaped offset track in the YOZ plane in the swinging coordinate system; the position coordinate of the second track point in the swinging coordinate system is transformed into the second position coordinate in the workpiece coordinate system; the first position coordinate of the first track point and the second position coordinate of the corresponding second track point are superposed to get the position of the interpolation point corresponding to the first track point in the workpiece coordinate system Mark, get the position coordinates of the interpolation point corresponding to the first track point in the workpiece coordinate system; determine the planned swing track according to the interpolation point. The planning method of the swing track provided by the application is simple in calculation.

【技术实现步骤摘要】
焊接机器人及其摆动轨迹的规划方法
本申请涉及焊接机器人
,特别是涉及一种焊接机器人及其摆动轨迹的规划方法。
技术介绍
焊接机器人的摆动焊接(简称摆焊)是焊枪沿着焊缝方向行进的同时纵向以一定规律摆动的焊接方式。它提高了焊接强度和焊接效率,在自动化焊接技术中得到广泛应用,具有实际工程意义。本申请的专利技术人发现,目前焊接机器人摆动轨迹的规划方法计算复杂,且很难保证焊接机器人在摆动焊接过程中达到预期的速度与预期的周期。
技术实现思路
本申请主要解决的技术问题是提供一种焊接机器人及其摆动轨迹的规划方法,能够简化计算方法。为解决上述技术问题,本申请采用的一个技术方案是:提供一种焊接机器人摆动轨迹的规划方法,所述方法包括:确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标系下的第一位置坐标和第一姿态坐标;确定多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标,其中,多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点相对所述焊缝存在偏移增量,且多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下形成位于YOZ平面的V型偏移轨迹,所述V型偏移轨迹的顶点与所述摆动坐标系的原点重合,开口朝向所述摆动坐标系的Z轴正半轴;将所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下的位置坐标转换为在所述工件坐标系下的第二位置坐标;叠加所述第一轨迹点的所述第一位置坐标与对应的所述第二轨迹点的所述第二位置坐标,得到与所述第一轨迹点对应的插补点在所述工件坐标系下的位置坐标,其中,所述插补点的姿态坐标为所述第一姿态坐标;根据所述插补点的位置坐标和姿态坐标确定规划后的摆动轨迹;其中,所述摆动坐标系为工具坐标系,其原点为焊枪的端点,X轴方向为所述焊枪的前进方向、Y轴方向为所述焊枪的摆动方向,Z轴方向为所述焊枪的枪头方向;或,所述摆动坐标系为工具路径坐标系,其原点为所述焊枪的端点,X轴方向为所述焊缝的切线方向,Y轴方向由所述工具路径坐标系的X轴方向与所述工具坐标系的Z轴方向叉乘确定,Z轴方向由所述工具路径坐标系的X轴方向与Y轴方向叉乘确定。为解决上述技术问题,本申请采用的另一个技术方案是:提供一种焊接机器人,包括处理器、存储器以及通信电路,所述处理器分别耦接所述存储器以及所述通信电路,所述处理器在工作时控制自身以及所述存储器、所述通信电路实现上述方法中的步骤。为解决上述技术问题,本申请采用的另一个技术方案是:提供一种具有存储功能的装置,存储有程序数据,所述程序数据能够被执行以实现上述方法中的步骤。本申请的有益效果是:本申请焊接机器人摆动轨迹的规划方法将焊接机器人的摆动轨迹进行了拆分,拆分为焊缝轨迹和偏移轨迹,相比现有技术无需将每个转折点作为示教终点,计算简单,另外,多个第二轨迹点在摆动坐标系下形成位于YOZ平面的V型偏移轨迹,V型偏移轨迹的顶点与摆动坐标系的原点重合,开口朝向摆动坐标系的Z轴正半轴,可以实现焊接机器人的空间V型摆运动。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。其中:图1是本申请焊接机器人摆动轨迹的规划方法一实施方式的流程示意图;图2是工具坐标系的示意图;图3是工具路径坐标系的示意图;图4是本申请焊接机器人在摆动坐标系下的偏移轨迹示意图;图5是本申请焊接机器人在工件坐标系下的摆动轨迹示意图;图6是本申请焊接机器人在一应用场景中在工件坐标系下的摆动轨迹示意图;图7是本申请焊接机器人在另一应用场景中在工件坐标系下的摆动轨迹示意图;图8是本申请焊接机器人一实施方式的结构示意图;图9是本申请具有存储功能的装置一实施方式的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。参阅图1,图1是本申请焊接机器人摆动轨迹的规划方法一实施方式的流程示意图。本申请中摆动轨迹的规划方法的执行主体为焊接机器人,该规划方法包括:S110:确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标系下的第一位置坐标和第一姿态坐标。焊缝为两个待焊接工件的固定连接处,焊接机器人在焊接两个待焊接工件的过程中沿着焊缝延伸方向前进并相对焊缝进行纵向摆动。工件坐标系是固定于工件上的笛卡尔坐标系,由设计人员进行设定,在不同的应用场景中,设计人员可设定不同的工件坐标系。多个第一轨迹点位于焊缝上,其相对焊缝而言没有偏移,多个第一轨迹点形成与焊缝完全重合的焊缝轨迹。在一应用场景中,在进行示教的过程中,焊接机器人根据操作人员输入的焊接起点的位姿、焊接终点的位姿以及焊接时长/焊接速度,确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标下的位姿,该位姿包括多个第一轨迹点的第一位置坐标和第一姿态坐标。其中焊接起点和终点均位于焊缝上,焊接时长为焊缝轨迹的焊接时长,即期望焊接机器人从焊接起点沿着焊缝走到焊接终点的时长,焊接速度为期望焊接机器人沿着焊缝轨迹行走时的线速度。S120:确定多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标,其中,多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点相对焊缝存在偏移增量,且多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下形成位于YOZ平面的V型偏移轨迹,该V型偏移轨迹的顶点与摆动坐标系的原点重合,开口朝向摆动坐标系的Z轴正半轴。第二轨迹点相对焊缝而言存在偏移,多个第一轨迹点与多个第二轨迹点之间具有一一对应关系,多个第二轨迹点形成焊接机器人在摆动坐标系下的偏移轨迹。其中摆动坐标系可以为工具坐标系或工具路径坐标系,如图2所示,工具坐标系的原点为焊接机器人的焊枪的端点,即为工具中心点(TCP,Toolcenterpoint),其X轴方向为焊枪的前进方向、Y轴方向为焊枪的摆动方向,Z轴方向为焊枪的枪头方向。或者,摆动坐标系还可以为工具路径坐标系,如图3所示,与工具坐标系相同的是,工具路径坐标系的原点也为焊接机器人的焊枪的端点,与工具坐标系不同的是,其X轴方向为焊缝A的切线方向,Y轴方向由工具路径坐标系的X轴方向与工具坐标系的Z轴方向叉乘确定,Z轴方向由工具路径坐标系的X轴方向与Y轴方向叉乘确定。其中值得注意的是,工具坐标系适用于任何应用场景,而工具路径坐标系在当焊缝A的切线方向与工具坐标系的Z轴方向平行时无法适用。在焊接机器人焊接的过程中,其焊枪会进行旋转(在旋转过程中,其枪头方向不变),此时如果将摆动坐标系选择为工具坐标系,则摆动坐标系会绕其Z轴旋转,即导致X轴方向和Y轴方向发生改变,进而导致多个第二轨迹点在摆动坐标下的位置坐标发生改变,最终导致焊接机器人的偏移轨迹发生改变。而由于焊枪旋转时,其工具坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接机器人摆动轨迹的规划方法,其特征在于,所述方法包括:/n确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标系下的第一位置坐标和第一姿态坐标;/n确定多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标,其中,多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点相对所述焊缝存在偏移增量,且多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下形成位于YOZ平面的V型偏移轨迹,所述V型偏移轨迹的顶点与所述摆动坐标系的原点重合,开口朝向所述摆动坐标系的Z轴正半轴;/n将所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下的位置坐标转换为在所述工件坐标系下的第二位置坐标;/n叠加所述第一轨迹点的所述第一位置坐标与对应的所述第二轨迹点的所述第二位置坐标,得到与所述第一轨迹点对应的插补点在所述工件坐标系下的位置坐标,其中,所述插补点的姿态坐标为所述第一姿态坐标;/n根据所述插补点的位置坐标和姿态坐标确定规划后的摆动轨迹;/n其中,所述摆动坐标系为工具坐标系,其原点为焊枪的端点,X轴方向为所述焊枪的前进方向、Y轴方向为所述焊枪的摆动方向,Z轴方向为所述焊枪的枪头方向;或,所述摆动坐标系为工具路径坐标系,其原点为所述焊枪的端点,X轴方向为所述焊缝的切线方向,Y轴方向由所述工具路径坐标系的X轴方向与所述工具坐标系的Z轴方向叉乘确定,Z轴方向由所述工具路径坐标系的X轴方向与Y轴方向叉乘确定。/n...

【技术特征摘要】
1.一种焊接机器人摆动轨迹的规划方法,其特征在于,所述方法包括:
确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标系下的第一位置坐标和第一姿态坐标;
确定多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标,其中,多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点相对所述焊缝存在偏移增量,且多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下形成位于YOZ平面的V型偏移轨迹,所述V型偏移轨迹的顶点与所述摆动坐标系的原点重合,开口朝向所述摆动坐标系的Z轴正半轴;
将所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下的位置坐标转换为在所述工件坐标系下的第二位置坐标;
叠加所述第一轨迹点的所述第一位置坐标与对应的所述第二轨迹点的所述第二位置坐标,得到与所述第一轨迹点对应的插补点在所述工件坐标系下的位置坐标,其中,所述插补点的姿态坐标为所述第一姿态坐标;
根据所述插补点的位置坐标和姿态坐标确定规划后的摆动轨迹;
其中,所述摆动坐标系为工具坐标系,其原点为焊枪的端点,X轴方向为所述焊枪的前进方向、Y轴方向为所述焊枪的摆动方向,Z轴方向为所述焊枪的枪头方向;或,所述摆动坐标系为工具路径坐标系,其原点为所述焊枪的端点,X轴方向为所述焊缝的切线方向,Y轴方向由所述工具路径坐标系的X轴方向与所述工具坐标系的Z轴方向叉乘确定,Z轴方向由所述工具路径坐标系的X轴方向与Y轴方向叉乘确定。


2.根据权利要求1所述的规划方法,其特征在于,所述确定多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标,包括:
获取焊接时长duration、摆动周期T、摆动振幅A、开口夹角θ、第一停留时间t1、第二停留时间t2以及第三停留时间t3;
计算多个所述第一轨迹点各自的插补时间点;
按照如下公式一计算多个所述第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点:
公式一:t=time-round(time/cycle)*cycle,其中,t为多个所述第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点,time为多个所述第一轨迹点各自的插补时间点,round为向下取整函数,cycle为一个摆动循环的时长,cycle=T+t1+2*t2+t3;
以多个所述第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点为自变量,运用正比例函数或正弦函数计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量以及沿Z轴的偏移增量;
确定多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下的位置坐标。


3.根据权利要求2所述的规划方法,其特征在于,所述以多个所述第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点为自变量,运用正比例函数计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量以及沿Z轴的偏移增量的步骤,包括:
按照如下公式二计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量,以及按照如下公式三计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Z轴的偏移增量:



公式二:



公式三:
其中,Y为多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量,Z为多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标下沿Z轴的偏移增量,m1=T/4,m2=m1+t1,m3=m2+T/4,m4=m3+t2,m5=m4+T/4,m6=m5+t3,m7=m6+T/4。


4.根据权利要求2所述的规划方法,其特征在于,所述以多个所述第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点为自变量,运用正弦函数计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量以及沿Z轴的偏移增量的步骤,包括:
按照如下公式四计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量,以及按照如下公式五计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员:张志明
申请(专利权)人:北京配天技术有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1