基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法技术

本发明专利技术提供基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法，包括如下步骤：构建三维模型；将所述三维模型导入离线编程软件，利用所述离线编程软件完成三维模型的工作环境布局，根据机器人夹具的实际尺寸，建立机器人的工具参数，根据待焊接工件和焊接工装位置，建立机器人的用户坐标系位姿参数，在待焊接工件的焊接位置绘制样条曲线，作为焊接轨迹；将所述焊接轨迹导入完成工作环境布局的离线编程软件中，根据所述三维模型生成参考焊接轨迹；所述机器人控制器控制所述机器人对待焊接工件执行焊接过程，产生实际焊接轨迹；获取实际焊接轨迹和所述参考焊接轨迹之间的偏差值，利用所述偏差值修正所述参考焊接轨迹，从而形成标准焊接轨迹。操作简单实用，提高生产效率和焊接精确性。精确性。精确性。

【技术实现步骤摘要】
基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法


[0001]本专利技术涉及搅拌摩擦焊
，尤其涉及基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法。

技术介绍

[0002]随着重载工业机器人刚性及控制精度的提升，机器人搅拌摩擦焊技术与装备已成为近年来搅拌摩擦焊领域重要的发展方向。工业机器人具有较高的柔性，可以实现复杂轨迹运动，使复杂结构件的焊接成为可能，有力地促进机器人搅拌摩擦焊技术的推广应用。
[0003]现有技术中，用于搅拌摩擦焊的机器人主要采用手工示教的方式进行编程，一般是通过人工手持操作示教器让机器人运动到相应的目标点，然后选择机器人运动指令，记录点位，设置路径，然后工业机器人按照焊接轨迹进行焊接。示教过程繁琐，效率低下，且位置点的记录精度完全取决于操作者的目测数值，精度较低，对于复杂的空间曲线焊接，示教编程不仅占有大量的时间，人工示教过程繁琐，精确性难以保证，而且示教过程中无法确保理想的焊接姿态，难以取得满意的效果，示教点的位置及姿态主要取决于操作者的水平和熟练程度，人为影响因素较大。离线编程作为机器人应用过程中的一项关键技术，已经得到广泛应用，有力地提高机器人作业效率，降低操作人员的示教工作难度，但在搅拌摩擦焊领域，目前还没有较为实用的焊接轨迹规划方案。

技术实现思路

[0004]基于上述问题，本专利技术提供基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法，旨在解决现有技术中未提供一种实用的复杂搅拌摩擦焊轨迹规划方案等技术问题。
[0005]基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法，包括如下步骤：
[0006]步骤A1，在三维建模软件中构建包括机器人、待焊接工件、搅拌摩擦主轴、焊接工装的三维模型；
[0007]步骤A2，将三维模型导入离线编程软件，利用离线编程软件完成三维模型的工作环境布局，以获得机器人焊接模型，工作环境布局包括机器人、待焊接工件、搅拌摩擦主轴、焊接工装之间的相对位置关系；
[0008]步骤A3，根据机器人的夹具的实际尺寸，获取夹具末端点在世界坐标系下的位置和姿态，从而建立机器人的工具参数；
[0009]步骤A4，根据待焊接工件和焊接工装的位置，机器人的用户坐标系在世界坐标系下的位置和姿态，从而建立机器人的用户坐标系位姿参数；
[0010]步骤A5，在待焊接工件的焊接位置绘制样条曲线，作为焊接轨迹；
[0011]步骤A6，将焊接轨迹导入完成工作环境布局的离线编程软件中，根据机器人焊接模型生成参考焊接轨迹；
[0012]步骤A7，将生成的参考焊接轨迹导入机器人的控制器中，控制器控制机器人对待焊接工件执行焊接过程，产生实际焊接轨迹；
[0013]步骤A8，获取实际焊接轨迹和参考焊接轨迹之间的偏差值，利用偏差值修正参考焊接轨迹，从而形成标准焊接轨迹。
[0014]进一步的，三维建模软件为PROE、UG、Soildworks或者CATIA。
[0015]进一步的，离线编程软件为RobotStudio、Robotmaster或者ROBOGUIDE。
[0016]进一步的，在步骤A3中，采用六点法标定机器人的工具参数。
[0017]进一步的，选取搅拌摩擦主轴的搅拌针的尖端点作为夹具末端点，选取待焊接工件板厚方向的数据，采用六点法标定机器人的工具参数。
[0018]进一步的，在步骤A3中，采用六点法标定机器人的工具参数包括如下步骤：
[0019]步骤A31，在机器人工作范围内确定一固定点；
[0020]步骤A32，在夹具上确定工具中心点；
[0021]步骤A33，手动操作机器人移动工具中心点，以四种不同的工具姿态到达固定点，其中，前三种工具姿态为任意姿态，第四种工具姿态使工具中心点垂直于固定点进行，从而确定夹具末端点在世界坐标系下的位置；
[0022]步骤A34，使用第五种工具姿态使工具中心点从固定点向需要设定的工具中心点的X方向移动；使用第六种工具姿态使工具中心点从固定点向需要设定的工具中心点的Z方向移动，从而确定夹具末端点在世界坐标系下的姿态。
[0023]进一步的，采用三点法标定机器人的用户坐标系位姿参数，其中第一示教点为用户坐标系原点，第二示教点为用户坐标系X轴方向上的一点，第三示教点为用户坐标系Y轴方向上的一点。
[0024]进一步的，在步骤A8中，在修正参考焊接轨迹时考虑待焊接工件的材质信息。
[0025]进一步的，在步骤A8中，在修正参考焊接轨迹时还考虑搅拌摩擦焊的工艺参数。
[0026]进一步的，标准焊接轨迹的修正公式如下所示：
[0027]A3＝A1+P(A2
‑
A1)；
[0028]其中，
[0029]A3表示标准焊接轨迹的坐标集；
[0030]A1表示参考焊接轨迹的坐标集；
[0031]A2表示实际焊接轨迹的坐标集；
[0032]P表示修正系数。
[0033]本专利技术的有益技术效果是：本专利技术提供基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法，通过三维建模，离线生成焊接轨迹，使用过程中，只需要人工进行简单微调即可使用，大大降低了示教难度，操作简单实用，提高生产效率和焊接精确性。
附图说明
[0034]图1为本专利技术基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法的步骤流程图；
[0035]图2为本专利技术基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法的工具参数标定的步骤流程图；
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0039]参见图1，本专利技术提供基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法，包括如下步骤：
[0040]步骤A1，在三维建模软件中构建包括机器人、待焊接工件、搅拌摩擦主轴、焊接工装的三维模型；
[0041]步骤A2，将三维模型导入离线编程软件，利用离线编程软件完成三维模型的工作环境布局，以获得机器人焊接模型，工作环境布局包括机器人、待焊接工件、搅拌摩擦主轴、焊接工装之间的相对位置关系；
[0042]步骤A3，根据机器人的夹具的实际尺寸，获取夹具末端点在世界坐标系下的位置和姿态，从而建立机器人的工具参数；
[0043]步骤A4，根据待焊接工件和焊接工装的位置，机器人的用户坐标系在世界坐标系下的位置和姿态，从而建立机器人的用户坐标系位姿参数；
[0044]步骤A5，在待焊接工件的焊接位置绘制样条曲线，作为焊接轨迹；
[0045]步骤A6，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A1，在三维建模软件中构建包括机器人、待焊接工件、搅拌摩擦主轴、焊接工装的三维模型；步骤A2，将所述三维模型导入离线编程软件，利用所述离线编程软件完成三维模型的工作环境布局，以获得机器人焊接模型，所述工作环境布局包括机器人、待焊接工件、搅拌摩擦主轴、焊接工装之间的相对位置关系；步骤A3，根据机器人的夹具的实际尺寸，获取夹具末端点在世界坐标系下的位置和姿态，从而建立所述机器人的工具参数；步骤A4，根据所述待焊接工件和焊接工装的位置，机器人的用户坐标系在世界坐标系下的位置和姿态，从而建立机器人的用户坐标系位姿参数；步骤A5，在所述待焊接工件的焊接位置绘制样条曲线，作为焊接轨迹；步骤A6，将所述焊接轨迹导入完成工作环境布局的离线编程软件中，根据所述机器人焊接模型生成参考焊接轨迹；步骤A7，将生成的所述参考焊接轨迹导入机器人的控制器中，所述控制器控制所述机器人对所述待焊接工件执行焊接过程，产生实际焊接轨迹；步骤A8，获取实际焊接轨迹和所述参考焊接轨迹之间的偏差值，利用所述偏差值修正所述参考焊接轨迹，从而形成标准焊接轨迹。2.如权利要求1所述的基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法，其特征在于，所述三维建模软件为PROE、UG、Soildworks或者CATIA。3.如权利要求1所述的基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法，其特征在于，所述离线编程软件为RobotStudio、Robotmaster或者ROBOGUIDE。4.如权利要求1所述的基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法，其特征在于，在所述步骤A3中，采用六点法标定所述机器人的工具参数。5.如权利要求4所述的基于离线编程的机器人搅拌摩擦焊轨迹规划方法，其特征在于，选取搅拌摩擦主轴的搅拌针的尖端点作为所述夹具末端...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉喜，曾俊博，张杰，刘学坤，陈吉，
申请(专利权)人：上海发那科机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：