[发明专利]一种异型预制体机器人针刺成形路径规划方法

权利要求书

1.一种异型预制体机器人针刺成形路径规划方法，其特征在于：包括，

根据异型预制体三维模型和针刺步长对异型预制体模型表面进行分层切割，并且利用非均匀有理B样条方法对针刺路径进行拟合，获得机器人针刺路径；

利用基于四阶龙格-库塔的预估校正法对所述路径进行等步长插补处理，确定针刺点位置坐标信息；

以机器人末端姿态描述方式计算机器人针刺姿态的角度；

结合所述针刺点位置坐标信息和针刺姿态的角度，将姿态信息传输给机器人，按照规划路线进行针刺。

2.如权利要求1所述的异型预制体机器人针刺成形路径规划方法，其特征在于：所述异型预制体三维模型包括，

利用计算机辅助设计软件，建立异型预制体的数字化模型，并将其保存为STL格式文本格式备用，从所述STL格式文本中提取包含三角面片的几何信息，采用逐行搜索的方式检索所述STL格式文本中的关键词外法矢量和顶点，并将三角面片的三个顶点坐标值v₁＝(x₁,y₁,z₁)、v₂＝(x₂,y₂,z₂)、v₃＝(x₃,y₃,z₃)和三角面片的外法矢量N＝(n_x,n_y,n_z)保存备用。

3.如权利要求2所述的异型预制体机器人针刺成形路径规划方法，其特征在于：所述对异型预制体模型表面进行分层切割包括，

结合提取的包含三角面片的几何信息，得到切平面与所述STL格式的异型预制体三维模型的轮廓交点坐标信息集合。

4.如权利要求3所述的异型预制体机器人针刺成形路径规划方法，其特征在于：所述交点坐标信息集合包括，

所述切平面与所述三角面片的相交情况分为：切平面与三角面片的顶点相交、切平面与三角面片的边相交；其中当X-Y切平面与三角面片的顶点相交时，轮廓交点坐标即为三角面片顶点坐标，当X-Y切平面与三角面片的边相交时,利用相似三角形原理求解三角面片边上的轮廓交点坐标。

5.如权利要求4所述的异型预制体机器人针刺成形路径规划方法，其特征在于：所述获得机器人针刺路径包括，

基于交点冗余信息对所述轮廓交点进行去重和排序处理，得到有序的针刺路径型值点集合{p_i}；采用3次非均匀有理B样条方法对所述针刺路径型值点集合{p_i}进行拟合，得到异型预制体针刺路径表达式：

一条k次非均匀有理B样条曲线由以下有理分式表示：

其中，d_i为控制顶点，ω_i为权因子并与控制顶点d_i一一对应，N_i,3(u)为由节点矢量U决定的k次B样条基函数，下标i为序号，k为曲线的次数，其中节点矢量U为：

取u₀＝…＝u_k＝0，u_n+1＝…＝u_n+k+1＝1，其余节点参数在0～1之间取值，N_i,k(u)可由德布尔-考克斯递推公式求得：

使用累计弦长参数化方法对每一个所述针刺路径型值点p_i节点参数赋值为u_i，并确定节点矢量U，其中节点矢量U为：

其中：ω_i为给定权因子，在此全部取1，确定控制顶点反算方程组，其中反算控制顶点d_i、型值点p_i和控制顶点d_i间满足：

将求出的节点矢量U、控制顶点d_i和权因子ω_i依次代入所述非均匀有理B样条曲线的定义式中，得到针刺路径曲线表达式。