【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于搅拌摩擦焊，更具体地说，是涉及一种基于末端动力学补偿的机器人搅拌摩擦焊离线编程方法。
技术介绍
1、目前，机器人搅拌摩擦焊程序主要通过现场示教和离线编程生成，现场示教存在程序生成和作业不能同时进行的缺点，且很难对空间复杂轨迹进行程序编辑，因此离线编程逐渐成为机器人搅拌摩擦焊自动运行程序生成的主流手段。如专利cn111376262a，专利cn113733085a，专利cn109226937b研究了通用的工业机器人离线编程方法，在仿真环境下构建机器人作业的轨迹，克服现场示教作业效率低、不能适用复杂轨迹的缺点；但是对于机器人搅拌摩擦焊而言，机器人末端在实际焊接过程中会受到多个维度的作用力，且末端受力很大，机器人末端因刚度不足会产生柔性变形，上述专利提出的离线编程方法未考虑到离线虚拟环境下与真实作业环境下机器人末端受力状态的差别，机器人实际末端轨迹会因柔性变形而偏离以此离线编程方法规划的轨迹。
2、对于机器人搅拌摩擦焊离线编程过程中未能考虑柔性变形的问题，目前的研究较少。专利cn113634871a将离线编程生成的机器人搅拌摩擦焊轨迹导入控制器，控制机器人按照生成的轨迹执行搅拌摩擦焊接，利用实际焊接轨迹和离线编程生成的轨迹的偏差值修正离线编程的轨迹，得到较为准确的轨迹；但是该方法在生成离线编程轨迹之后，再通过实际现场搅拌摩擦焊接，获知生成轨迹和实际轨迹的差距并进行修改，获取偏差值和修改轨迹的过程较为繁琐，背离了离线编程解决现场示教耽误作业和效率低的初衷。专利cn113634871a针对机器人多层多道焊接实际运行
3、因此亟需研发一种适用于机器人搅拌摩擦焊接的离线编程方法，解决机器人搅拌摩擦焊实际作业时因刚度不足产生柔性变形而导致实际轨迹偏离离线编程规划的轨迹，进而导致搅拌摩擦焊接失败的问题。
技术实现思路
1、为解决机器人搅拌摩擦焊实际作业时因刚度不足产生柔性变形而导致实际轨迹偏离离线编程规划的轨迹，进而导致搅拌摩擦焊接失败的问题，本专利技术提出一种基于末端动力学补偿的机器人搅拌摩擦焊离线编程方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：
3、一种基于末端动力学补偿的机器人搅拌摩擦焊离线编程方法，通过在机器人搅拌摩擦焊离线编程工作站中选取焊缝轨迹，并对焊缝轨迹进行离散，获取机器人工具坐标系在每个离散点上，在工件坐标系下的位姿；
4、基于工业机器人的末端刚度特性，结合搅拌摩擦焊接实际受力模型，预测并补偿每个离散点的柔性变形，在离线编程环境中得到最终的经动力学补偿后的轨迹；
5、将经动力学补偿后的离线编程轨迹后置为机器人可执行的程序，工业机器人执行此补偿后的轨迹进行实际搅拌摩擦焊接，机器人末端即可准确按照离线编程选取的轨迹进行焊接，也即是按照实际焊缝进行焊接。
6、优选地，每个离散点机器人末端受力后产生的柔性变形计算如下：
7、f＝k·δx
8、其中f为机器人进行搅拌摩擦焊接时末端所受六个维度的力，可通过搅拌摩擦焊接末端受力模型获知，fz为搅拌摩擦焊末端受到的顶锻力，fy为搅拌摩擦焊末端受到的前进抗力，fx为搅拌摩擦焊末端受到的侧向力，
9、f＝[fx fy fz mx my mz]t
10、其中k为机器人末端笛卡尔刚度矩阵，和机器人位姿和构型有关，可通过对机器人进行刚度辨识获得，
11、
12、其中δx即为所求六个维度的柔性变形，即：
13、δx＝[dx dy dzδxδyδz]t
14、优选地，补偿每个离散点的柔性变形的方法包括以下步骤：
15、步骤1：获取轨迹上离散点总数n，设置循环变量i＝1；
16、步骤2：获取轨迹上第i个离散点工具坐标系位姿xi、yi、zi、ai、bi、ci；
17、步骤3：结合机器人搅拌摩擦焊接受力模型和机器人笛卡尔末端刚度矩阵，通过式子f＝k·δx计算每个离散点受力产生的柔性变形dxi、dyi、dzi、δxi、δyi、δzi；
18、步骤4：将变形量补偿到每个离散点：xi＝xi-dxi，yi＝yi-dyi，zi＝zi-dzi，ai＝ai-δzi，bi＝bi-δyi，ci＝ci-δxi；
19、步骤5：补偿所有离散点之后，得到柔性变形补偿后的轨迹。
20、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
21、(1)本专利技术提出的基于末端动力学补偿的机器人搅拌摩擦焊离线编程方法，创造性的将动力学参数引入到机器人离线编程中，有效解决了机器人搅拌摩擦焊实际作业时因刚度不足产生柔性变形而导致实际轨迹偏离离线编程规划轨迹的问题，可极大提高机器人搅拌摩擦焊接作业精度。
22、(2)本专利技术提出的基于末端动力学补偿的机器人搅拌摩擦焊离线编程方法充分发挥了离线编程这一机器人自动运行程序生成方式的优势，使之能够更加适用于机器人搅拌摩擦焊这一特殊应用场景。
23、(3)本专利技术将机器人搅拌摩擦焊末端因刚度不足产生的变形在离线编程过程中进行补偿，不需要生成程序后再去现场逐个点位手动补偿，可极大提高机器人搅拌摩擦焊接作业的效率。
24、(4)本专利技术提出的基于动力学补偿的机器人搅拌摩擦焊离线编程方法，从机器人变形的本质出发，进行变形补偿，适用范围广，可广泛适用于各种空间复杂曲线焊缝。
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1.一种基于末端动力学补偿的机器人搅拌摩擦焊离线编程方法，其特征在于，通过在机器人搅拌摩擦焊离线编程工作站中选取焊缝轨迹，并对焊缝轨迹进行离散，获取机器人工具坐标系在每个离散点上，在工件坐标系下的位姿；
2.根据权利要求1所述的一种基于末端动力学补偿的机器人搅拌摩擦焊离线编程方法，其特征在于，每个离散点机器人末端受力后产生的柔性变形计算如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于末端动力学补偿的机器人搅拌摩擦焊离线编程方法，其特征在于，补偿每个离散点的柔性变形的方法包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于末端动力学补偿的机器人搅拌摩擦焊离线编程方法，其特征在于，通过在机器人搅拌摩擦焊离线编程工作站中选取焊缝轨迹，并对焊缝轨迹进行离散，获取机器人工具坐标系在每个离散点上，在工件坐标系下的位姿；
2.根据权利要求1所述的一种基于末端...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈树君，程博，王博，罗建坤，袁涛，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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