[发明专利]机器人磨抛加工整体叶盘的工件装夹位姿优化方法和系统

权利要求书

1.一种机器人磨抛加工整体叶盘的工件装夹位姿优化方法，其特征在于，包括：

运动学逆解出整体叶盘不同刀具位姿下的机器人各关节运动角度；以机器人可达、无奇异点作为约束，以机器人加工时的累积最小关节运动角度为目标，求解机器人磨抛加工整体叶盘的工件装夹位姿；

以整体叶盘装夹位姿pose＝[x y z A 0 0]^T作为粒子位置，以机器人加工时的累积关节运动角度最小为目标，采用粒子群优化算法迭代求解整体叶盘最佳装夹位姿，其中，[x yz]^T表示在世界坐标系下整体叶盘装夹的位置，[A 0 0]^T表示整体叶盘装夹的欧拉角姿态；通过粒子群优化算法搜索整体叶盘的最优装夹位置和姿态，有效缩短加工时间，提高加工效率；

机器人加工时的累积关节运动角度F计算公式如下：

其中，N_t表示机器人磨抛加工整体叶盘时的刀位点个数，q_i＝[θ₁ θ₂ θ₃ θ₄ θ₅ θ₆]^T表示位于第i个刀位点时机器人的6个关节角度，W＝[w₁ w₂ w₃ w₄ w₅ w₆]^T表示根据机器人各个关节电机功率设置的权重系数；通过加入根据机器人各个关节电机功率设置的权重系数，机器人加工时的累积最小关节角度能使机器人提高加工效率的同时减少机器人能耗。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀具位姿矩阵如下：

其中，表示刀具坐标系相对于机器人基座标系的变换矩阵，表示刀具姿态矩阵，[p_x p_y p_z]^T表示刀具位置向量；

所述运动学逆解出整体叶盘不同刀具位姿下的机器人各关节运动角度：

其中，表示机器人关节轴n+1相对于关节轴n的变换矩阵，n＝0，1，…，5，表示刀具坐标系相对于机器人第6轴坐标系的变换矩阵，θ_n+1表示机器人关节轴n+1的关节角，a_n+1、d_n+1、α_n+1为机器人D-H参数，分别表示关节轴n的z轴到关节轴n+1的z轴的距离、关节轴n的x轴到关节轴n+1的x轴的距离、关节轴n的z轴和关节轴n+1的z轴的夹角，c表示cos函数，s表示sin函数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式判定机器人出现不可达：判断运动学逆解的解集是否为空集，若为空集，则机器人出现不可达，若不为空集，则机器人可达。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式判定机器人出现奇异形位：判断是否存在至少一个机器人位于第i个刀位点时的雅克比矩阵J(q_i)的值det(J(q_i))为0，若是，则机器人出现奇异形位，否则，机器人不出现奇异形位。

5.一种机器人磨抛加工整体叶盘的工件装夹位姿优化系统，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；

所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；

所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行权利要求1至4任一项所述的机器人磨抛加工整体叶盘的工件装夹位姿优化方法。