【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人打磨设备领域，具体是一种激光定位打磨方法。
技术介绍
1、随着机器人在制造业细分领域发挥着越来越重要的作用，机器人打磨设备是工业生产过程中不可或缺的自动化生产设备，在满足企业现代化生产需求的同时，还需要降低生产成本，适应于复杂的生产环境。激光定位打磨技术是用激光传感器扫描周围环境，再结合机器人的识别系统，通过规划操作路径来避开障碍物的一种技术。
2、现有技术(公开号为cn109910011a的专利技术专利申请)公开了一种基于多传感器的机械臂避障方法。其技术方案是：基于一个或多个激光传感器和视觉传感器获取目标物周围环境信息；判断机械臂末端与目标物之间是否有障碍物；若有障碍物，基于图像信息对障碍物位置进行初步定位；通过一个或多个激光传感器采集所述机械臂末端与障碍物的实际距离信息；根据初步定位结果和激光传感器采集的实际距离信息，构建栅格地图；基于栅格地图，采用人工势场和快速扩展随机树相结合的方法进行路径规划，控制机械臂向目标物靠近。
3、上述方案提高了机械臂在工作环境中对障碍物分析的准确性，避障的精确度，但是，上述方案在进行路径规划时采取了快速扩展随机树法，在工作空间内随机采样生成虚拟目标点，同时，针对轨迹优化目标选取规则中未考虑到机械臂工作时处于动态移动的状态，未考虑机械臂的实际情况，会导致运算量的增大。
4、本专利技术公开了一种激光定位打磨方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问
2、为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种激光定位打磨方法，包括：
3、s1：提取机械手臂的标准工作参数，以及通过多点位激光传感器采集实际工作区间的障碍物基础数据和目标打磨范围；其中，标准工作参数包括机械臂打磨头的面积和体积、各主要关节之间的距离、机械手臂实际工作区间；障碍物基础数据包括障碍物的位置、障碍物点云数据；
4、s2：基于障碍物基础数据构建机械手臂实际工作环境的三维环境模型；基于目标工件的基础数据模拟得到打磨路径；基于打磨路径和三维环境模型通过人工智能算法逆向规划关节空间轨迹，得到若干模拟路径；其中，目标工件基础数据包括目标工件需要打磨的位置、维度和表面积；
5、s3：基于工作效率和工作能耗对若干模拟路径进行评估，得到对应的评估系数；根据评估系数从若干模拟路径中提取最优路径；根据最优路径控制机械手臂完成打磨工作。
6、优选的，所述通过多点位激光传感器采集实际工作区间的障碍物基础数据和目标打磨范围，包括：
7、通过多点位激光传感器采集实际工作区间的环境数据；其中，多点位激光传感器包括机械臂关节处激光传感器、目标工件处激光传感器以及实际工作区间地面四角处激光传感器；
8、从环境数据中提取障碍物基础数据和目标工件基础数据，并根据目标工件基础数据确定目标打磨范围。
9、优选的，所述基于障碍物基础数据构建机械手臂实际工作环境的三维环境模型，包括：
10、对障碍物基础数据进行预处理，得到障碍物在各视角下的点云数据；其中，预处理包括数据分割、异常点去除和边界提取；
11、基于各视角下的点云数据在障碍物周围建立斥力势场；其中，斥力势场和障碍物点云一样标记为不可通行状态；
12、将斥力势场传输至bim软件进行模型构建，得到三维环境模型。
13、优选的，所述基于各视角下的点云数据在障碍物周围建立斥力势场，包括：
14、读取实际工作区间内障碍物的点云数据，提取障碍物表面点云数据的三维坐标点；
15、将处于禁行范围内的三维坐标点标记为斥力坐标点，将斥力坐标点组成的区域标记为斥力势场；其中，禁行范围通过模拟机械臂运行获取。
16、优选的，所述禁行范围通过模拟机械臂运行获取，包括：
17、将机械臂的关节由近到远标记为i；其中，i＝1，2，……，n；其中，由近到远的计算方式是以该关节沿着机械臂到地面的距离。
18、以第n个关节最大摆动距离为半径构建第n级模拟球，将n级和n-1级模拟球未重合区域标记为第n级待点斥区域；
19、以待点斥区域内障碍物表面点云坐标为圆心，对应关节半径为半径构建三维球，将三维球内范围标记为禁行范围。
20、优选的，所述基于目标工件的基础数据模拟得到打磨路径，包括：
21、根据目标打磨范围对目标工件进行扫描，判断目标工件是否符合打磨条件；是，则进行打磨路径的模拟；否，则发出警报提醒工作人员更正目标工件位置；其中，符合打磨条件包括目标工件位置需处于打磨区内、目标工件打磨面需正对打磨头；
22、将目标工件的基础数据经过精细化处理得到准确的待打磨区域点云，根据待打磨区域点云建立与目标工件对应的打磨面模型；其中，精细化处理包括经过点云滤波、点云配准处理；
23、根据目标工件的基础数据判断目标工件的维度是否为二维；
24、是，则根据二维平面建立坐标系zx,y，将打磨区域划分为m个坐标点，选取特征点为打磨起点，基于预选模式模拟得到打磨路径；其中，特征点包括目标工件打磨范围内距打磨头最近的点、目标工件中心点和目标工件四角点；其中，预选模式通过电脑模拟获取；
25、否，则先获取三维点云数据中所有点的法线和曲率，并按曲率从小到大对点进行排序，选取曲率最小的点作为打磨起点，从打磨起点开始利用截面法计算打磨路径，通过预设规则对打磨路径进筛选；其中，曲率最小的点在相对平整的区域内，从相对平整的区域开始打磨能减少路径选择时的运算量。
26、优选的，所述根据二维平面建立坐标系zx,y，将打磨区域划分为m个坐标点，包括：
27、提取打磨头半径，标记为r；
28、选取任一打磨区域四角点为圆心，r为一个单位建立坐标系zx,y；
29、将打磨区域按照对应的横纵坐标标为相应的坐标点。
30、优选的，所述基于预选模式模拟得到打磨路径，包括：
31、依次选取特征点为打磨起点；
32、判断打磨起点相邻位置是否都存在打磨点；是，则以该打磨起点为中心顺时针或者逆时针旋转打磨；否，则按照坐标点逐级递减法进行模拟打磨；
33、将模拟的打磨路径标记为预选路径。
34、优选的，所述以该打磨起点为中心顺时针或者逆时针旋转打磨，包括：
35、识别并标记打磨起点邻近点坐标；
36、判断打磨起点与目标工件中心点的位置选定第二个打磨点；其中，若打磨起点与目标工件中心点重合，则选上下左右任一方向邻近点为第二个打磨点；若打磨起点与目标工件中心点不重合，则判断打磨起点与目标工件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光定位打磨方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述通过多点位激光传感器采集实际工作区间的障碍物基础数据和目标打磨范围，包括：
3.根据权利要求1所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述基于障碍物基础数据构建机械手臂实际工作环境的三维环境模型，包括：
4.根据权利要求3所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述基于各视角下的点云数据在障碍物周围建立斥力势场，包括：
5.根据权利要求4所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述禁行范围通过模拟机械臂运行获取，包括：
6.根据权利要求1所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述基于目标工件的基础数据模拟得到打磨路径，包括：
7.根据权利要求6所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述基于预选模式模拟得到打磨路径，包括：
8.根据权利要求7所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述按照坐标点逐级递减法进行模拟打磨，包括：
9.根据权利要求1所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，
10.根据权利要求1所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述基于工作效率和工作能耗对若干模拟路径进行评估，得到对应的评估系数，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种激光定位打磨方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述通过多点位激光传感器采集实际工作区间的障碍物基础数据和目标打磨范围，包括：
3.根据权利要求1所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述基于障碍物基础数据构建机械手臂实际工作环境的三维环境模型，包括：
4.根据权利要求3所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述基于各视角下的点云数据在障碍物周围建立斥力势场，包括：
5.根据权利要求4所述的一种激光定位打磨方法，其特征在于，所述禁行范围通过模拟机械臂运行获取，包括：
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张龙，刘成杰，
申请(专利权)人：安徽涌诚机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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