[发明专利]一种基于PLC的焊接机器人摆焊姿态插补方法

说明书

本发明提出了一种基于PLC的焊接机器人摆焊姿态插补方法，包括：示教摆动焊接路径起始点P_s和终止点P_e，得到位置和姿态信息；将所述焊接路径点姿态描述转换成四元数表示；计算起始点和终止点的四元数姿态中间变换Z_se；计算姿态中间变换Z_se的归一化常数N_const；计算姿态中间四元数变换Z_se的变换角φ；计算焊接路径P_s到P_e中间姿态插补点P_i；生成姿态插补点，判断是否为终点；结合焊接路径起始点到终止点的空间位置插补信息与姿态插补信息，焊接机器人PLC控制器将插值信息通过逆解解算模块转换成对应的关节角度信息，通过总线通讯的方式下发给机器人执行机构执行。

技术领域

本发明涉及焊接机器人控制技术领域，特别涉及一种基于PLC的焊接机器人摆焊姿态插补方法。

背景技术

在实际的工程应用中，焊接机器人常用于直线、圆弧轨迹的焊接，但在焊缝比较大或为了满足特殊焊接工艺要求时，往往会用到摆动焊接(简称摆焊)。摆焊是指机器人末端焊条沿着焊缝方向行进，同时以设定的幅值与频率进行摆动，以增大焊接宽度，从而提高焊接效率和强度的一种方法。常用的摆动焊接包括三角摆焊、L型摆焊、正弦摆焊等，它有效地提升了焊缝的强度和韧性，在自动化焊接设备中得到广泛应用。

摆动焊接的轨迹规划基于机器人运动规划上层，根据用户示教的焊接路径，利用直线或其他曲线拟合焊缝的焊接路径。在一些特殊应用场合，为了满足工艺要求或避免焊接机器人与工装产生碰撞，需要机器人末端姿态在焊接过程中，也要跟着变化；尤其是进行圆弧摆焊时，需要经过示教圆弧摆焊的中间位置和姿态，以避免工装干涉。

现有的焊接机器人摆动焊接技术，大多是从平面位置、空间位置角度去研究摆焊方法，利用不同的曲线拟合焊接路径，在进行摆焊轨迹规划时，往往只考虑了位置规划，末涉及姿态规划，在摆动焊接过程中机器人易与工装产生碰撞。同时，机器人在焊接终止点姿态发生突然变化，影响焊接效果。中国专利CN105855672B提供了一种基于示教机器人的空间圆弧插补焊接方法，位姿基于旋转矩阵插补，且需要将机器人坐标系下示教点转换到圆弧所在平面下，计算过程复杂。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于PLC的焊接机器人摆焊姿态插补方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于PLC的焊接机器人摆焊姿态插补方法，包括如下步骤：

步骤S1，示教摆动焊接路径起始点P_s和终止点P_e，得到位置和姿态信息；

步骤S2，将所述焊接路径点姿态描述转转换成四元数表示；

步骤S3，计算起始点和终止点的四元数姿态中间变换Z_se；

步骤S4，计算姿态中间变换Z_se的归一化常数N_const；

步骤S5，计算姿态中间四元数变换Z_se的变换角φ；

步骤S6，计算焊接路径P_s到P_e第i次插补点P_i的姿态信息；然后首先计算插补点P_i的姿态插角，再计算插补点P_i的姿态信息；

步骤S7，生成姿态插补点，判断是否为终点，如果是则插补结束，否则返回步骤S6；

步骤S8，结合焊接路径起始点到终止点的空间位置插补信息与步骤S7中的姿态插补信息，焊接机器人PLC控制器将插值信息通过逆解解算模块转换成对应的关节角度信息，通过总线通讯的方式下发给机器人执行机构执行。