[发明专利]一种用于焊接机器人的碰撞检测方法

说明书

本发明提供一种用于焊接机器人的碰撞检测方法，包括：对焊接机器人的焊接路径进行路径优化；根据优化后的焊接路径，确定工件与焊接机器人最容易发生碰撞的工件区域；根据上述所确定的工件区域，进一步确定工件与焊接机器人发生碰撞的具体区域；以及根据所确定的具体区域，对焊接机器人进行轨迹规划。相比于现有技术，本发明可以为焊接机器人在进行轨迹规划之前提供一种效率较高的分级碰撞检测方法，以便实现焊接机器人的自动避障，为机器人的操作轨迹优化奠定坚实的基础。

技术领域

本发明涉及工业机器人和焊接领域，尤其涉及一种用于焊接机器人的碰撞检测方法。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置，它的任务是协助或取代人类在诸如生产业、建筑业，或是危险领域的工作。从某种意义上讲，机器人是高度整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，其在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域均有重要用途。

在焊接技术中，焊接机器人是一种能够完成自动焊接操作的工业机器人，一般采用多个关节的机械手臂，以实现工作空间内任意位置和姿态移动。近年来，焊接机器人广泛应用于焊接作业中不断重复、单调的长时间作业场景或高危恶劣环境的焊接作业场景，具有高生产率、高质量和高稳定性等特点。具体而言，在实际焊接过程中，焊接机器人被要求能够快速、准确地完成如白车身焊接的复杂任务。因此，对机器人的路径优化和轨迹规划的研究必不可少。此外，在机器人路径和轨迹规划中，碰撞检测关乎安全生产，是工业机器人作业规划中首要关注的因素。合理的碰撞检测策略在实现机器人安全生产的同时可提高生产效率。

发明内容

针对现有技术中的焊接机器人所存在的上述缺陷，本发明提供了一种用于焊接机器人的碰撞检测方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于焊接机器人的碰撞检测方法，包括以下步骤：

步骤a、对所述焊接机器人的焊接路径进行路径优化；

步骤b、根据优化后的所述焊接机器人的焊接路径，确定工件与所述焊接机器人最容易发生碰撞的工件区域；

步骤c、根据上述步骤b所确定的工件区域，进一步确定所述工件与所述焊接机器人发生碰撞的具体区域；以及

步骤d、根据上述步骤c所确定的具体区域，对所述焊接机器人进行轨迹规划。

在其中的一实施例，上述步骤b采用空间层次划分法对所述焊接机器人进行粗略碰撞检测。

在其中的一实施例，所述工件是由若干三角形组成的几何图形，上述步骤b包括：将所述工件划分为五个不同的区域，分别计算所述焊接机器人各个关节的中心轴线与这五个不同的区域所在的平面的距离，选择距离最短的区域作为所述工件与所述焊接机器人最容易发生碰撞的工件区域。

在其中的一实施例，上述步骤c采用几何法对所述焊接机器人进行精确碰撞检测。

在其中的一实施例，上述步骤c包括：计算所述焊接机器人各个关节到所述工件与所述焊接机器人最容易发生碰撞的工件区域的边缘线的距离。

在其中的一实施例，所述焊接机器人的简化模型的几何体为球或半球时，上述距离中的最短距离为球心到所述工件与所述焊接机器人最容易发生碰撞的工件区域的边缘线的距离最小值。

在其中的一实施例，所述焊接机器人的简化模型的几何体为圆柱时，上述距离的最短距离为圆柱的轴心线到所述工件与所述焊接机器人最容易发生碰撞的工件区域的边缘线的距离最小值。

在其中的一实施例，所述焊接机器人在焊接时分别摆放在所述工件的两侧。