一种工业机器人加转台的喷涂路径规划方法及系统技术方案

本发明专利技术属于机器人喷涂路径生成技术领域，并具体公开了一种工业机器人加转台的喷涂路径规划方法及系统，其包括：根据复杂曲面零件模型，确定初始喷涂路径和初始喷涂姿态；确定可能发生干涉的其他曲面，对初始喷涂姿态进行调整，获得无干涉的喷涂姿态；基于无干涉的喷涂姿态构建机器人工具坐标系和喷涂工件坐标系的转换关系，得到机器人喷涂冗余角与转台旋转冗余角的关联关系；构建优化模型，以机器人喷涂关节效率为优化目标，以机器人喷涂冗余角、转台旋转冗余角为优化变量，考虑机器人喷涂可达性；进而基于关联关系，对优化模型采用差分进化算法求解得到机器人喷涂路径以及转台旋转冗余角。本发明专利技术可实现喷涂时的机器人与变位机转台的运动光顺。变位机转台的运动光顺。变位机转台的运动光顺。

【技术实现步骤摘要】
一种工业机器人加转台的喷涂路径规划方法及系统


[0001]本专利技术属于机器人喷涂路径生成
，更具体地，涉及一种工业机器人加转台的喷涂路径规划方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，随着科学技术发展日新月异，复杂曲面零件在航空航天、汽车、船舶等领域的应用日益广泛。由于航空发动机工作环境处于高温状态，往往需要在零件表面进行等离子喷涂覆盖热障涂层增强其表面强度，延长服役寿命。等离子喷涂工序的加工质量对于保证零件的成品率和服役性能，具有重要意义。此类零件存在曲面复杂、间距小等结构特点，目前多采用工业机器人装夹等离子喷涂工具配合一自由度转台的方式进行喷涂。目前多采用人工示教的方法生成路径，由于等离子喷涂的特性，需尽量保证焰流轴线与喷涂表面垂直，而示教生成的路径在调整干涉时不能最优考虑焰流夹角，且喷涂过程中存在末端旋转的冗余角和转台旋转的冗余角度，对此进行优化可以有效提高机器人运动效率，减少速度波动现象。因此研究机器人喷涂过程中的位姿优化以及冗余角优化很有必要。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：<br/>[0004]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业机器人加转台的喷涂路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据复杂曲面零件模型，获取曲面参数，进而确定初始喷涂路径和初始喷涂姿态；S2、根据待喷涂的曲面，确定可能发生干涉的其他曲面，从而对初始喷涂姿态进行调整，获得无干涉的喷涂姿态；S3、基于无干涉的喷涂姿态构建机器人工具坐标系和喷涂工件坐标系的转换关系，进而得到机器人喷涂冗余角与转台旋转冗余角的关联关系；S4、构建优化模型，具体以机器人喷涂关节效率为优化目标，以机器人喷涂冗余角、转台旋转冗余角为优化变量，考虑机器人喷涂可达性；进而基于所述关联关系，对优化模型进行求解得到机器人喷涂路径以及转台旋转冗余角。2.如权利要求1所述的工业机器人加转台的喷涂路径规划方法，其特征在于，步骤S2中，无干涉的喷涂姿态具体为：其中，为初始喷涂姿态；以路径点处曲面的法向量为z轴、切向量为x轴建立局部路径点坐标系，α、β分别为初始喷涂姿态绕x轴、y轴旋转的角度，R
x
(α)、R
y
(β)分别为绕x轴、y轴旋转的旋转矩阵；采用OPCODE干涉检测算法检测干涉情况，通过迭代调整α,β得到无干涉的喷涂姿态。3.如权利要求2所述的工业机器人加转台的喷涂路径规划方法，其特征在于，步骤S3具体包括：标定外置转台旋转中心和转台旋转0度时的喷涂工件坐标系；进而得到转台旋转冗余角θ与喷涂工件坐标系的关系为：T
wcsθ
＝T
turntable
·
rotz(θ)
·
inv(T
turntable
)
·
T
wcs0
其中，T
wcsθ
表示转台旋转θ度时的喷涂工件坐标系旋转矩阵，T
wcs0
表示转台旋转0度时的喷涂工件坐标系旋转矩阵，T
turntable
表示转台旋转中心在0度下的坐标系旋转矩阵，inv()代表矩阵的逆，rotz(θ)为绕z轴旋转θ度的旋转矩阵；标定机器人工具坐标系，结合机器人运动学，有：其中，γ为机器人喷涂冗余角，为无干涉的喷涂姿态，T
b
为机器人末端关节的姿...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨吉祥，漆琪，丁汉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：