[发明专利]基于关节驱动负载的喷涂机器人安装位置确定方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于关节驱动负载的喷涂机器人安装位置确定方法及装置，方法包括：根据机器人运动学模型和关节运动角度范围确定喷涂机器人的可达工作空间；根据动力学模型建立表征驱动关节负载大小的动力学评价指标；根据待喷涂工件的工作表面形状与尺寸和机器人末端执行器与工作表面的距离，确定喷涂机器人的任务工作空间范围，并在范围内等距均匀选择多个位点，以各位点对应的动力学评价指标的平均值作为表征区域整体负载水平的评价指标；在可达工作空间范围内，寻找整体负载评价指标的最低点，通过坐标转换确定喷涂机器人与待喷涂工件的相对安装位置。该方法可以减少因负载剧烈变化而引起的运动精度波动，保障自动化喷涂系统的表面涂装质量。

技术领域

本发明涉及工业机器人应用技术领域，特别涉及一种基于关节驱动负载的喷涂机器人安装位置确定方法及装置。

背景技术

表面喷涂是航空航天和汽车制造领域的关键技术，如果表面涂层质量不过关，在复杂环境中长期使用将会引起涂层的老化、腐蚀甚至脱落，从而带来安全隐患。为提升表面喷涂质量，以喷涂机器人为核心设备的自动化喷涂系统已经广泛应用于各大制造领域，相对于人工喷涂而言，机器人的喷涂效率更高、安全性更有保障，同时机器人的设计、优化、调试、应用等过程均可通过理论研究实现流程化、精准化。

出于运行安全与控制方便的考虑，在对给定的喷涂任务进行机器人结构设计或者对通用机器人进行选型时，必须保证机器人末端执行器的运动范围能够完全覆盖工作任务要求且留有安全余量，因此喷涂机器人的可达工作空间总是要大于任务工作空间的范围。在机器人设计或选型完成后，工件与机器人的相对安装间距决定了机器人实际执行任务时的运动范围在其全部可达工作空间中的相对位置。机器人是复杂的多轴耦合机电系统，其驱动关节的负载具有显著的时变特征，当末端执行器的位姿改变时，各支链姿态与惯量相应变化，从而使得电机需要提供的驱动力矩发生变化。在工作空间中的某些位置上，机器人的驱动负载可能会显著上升，提高运行成本，动力学行为的剧烈变化为控制精度保证带来困难，甚至可能引起机器人失稳。在工程实际和现有研究中还没有一种考虑机器人动力学负载特性的工作空间优化与安装调试方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于关节驱动负载的喷涂机器人安装位置确定方法，该方法可以减少因负载剧烈变化而引起的运动精度波动，保障自动化喷涂系统的表面涂装质量。

本发明的另一个目的在于提出一种基于关节驱动负载的喷涂机器人安装位置确定装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于关节驱动负载的喷涂机器人安装位置确定方法，包括：

S1，根据机器人运动学模型和关节运动角度范围确定喷涂机器人的可达工作空间；

S2，根据动力学模型建立表征驱动关节负载大小的动力学评价指标；

S3，根据待喷涂工件的工作表面形状与尺寸和机器人末端执行器与工作表面的距离，确定喷涂机器人的任务工作空间范围，在所述任务工作空间范围内等距均匀选择多个位点，以各位点对应的动力学评价指标的平均值作为表征区域整体负载水平的评价指标；

S4，在所述可达工作空间范围内，寻找所述整体负载水平的评价指标的最低点，通过坐标转换确定喷涂机器人与所述待喷涂工件的相对安装位置。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于关节驱动负载的喷涂机器人安装位置确定装置，包括：

第一确定模块，用于根据机器人运动学模型和关节运动角度范围确定喷涂机器人的可达工作空间；

第二确定模块，用于根据动力学模型建立表征驱动关节负载大小的动力学评价指标；