[发明专利]一种焊接机器人的摆焊轨迹规划方法

说明书

本发明涉及自动化焊接技术领域，具体是一种焊接机器人的摆焊轨迹规划方法，首先需要确定焊接参数，获得示教点位参数；然后确定摆动平面，在焊缝坐标系下，通过对整条轨迹的速度规划，得到插补所需的参数；再根据轨迹叠加的思想，在垂直于焊缝的方向采用摆线轨迹规划方法，沿着焊缝方向采用等时间的直线轨迹规划方法。本方法能够保证机器人在焊接过程中各关节角速度和角加速度连续，可有效提高焊缝质量。在垂直于焊接主轨迹的方向采用摆线位移分段函数，可保证速度、加速度在整个摆动焊接过程中连续。

技术领域

本发明涉及自动化焊接技术领域，尤其涉及一种焊接机器人的摆焊轨迹规划方法。

背景技术

随着工业的发展,弧焊机器人的应用越来越广泛。在实际的焊接场景中,存在着宽焊缝焊接的问题。为此,要求焊接机器人除了具备直线焊接功能外,还应具有摆动焊接的功能。目前在进行摆焊轨迹规划时，摆动方向轨迹的位移函数普遍采用正余弦函数的表达式，但此种规划方式在焊接启停时存在速度和加速度阶跃的问题，对焊接的质量有很大的影响，摆焊的焊缝质量与摆焊轨迹有很大关系。

因此，现在急需一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种焊接机器人的摆焊轨迹规划方法，首先需要确定焊接参数，获得示教点位参数；然后确定摆动平面，在焊缝坐标系下，通过对整条轨迹的速度规划，得到插补所需的参数；再根据轨迹叠加的思想，在垂直于焊缝的方向采用摆线轨迹规划方法，沿着焊缝方向采用等时间的直线轨迹规划方法。本方法能够保证机器人在焊接过程中各关节角速度和角加速度连续，可有效提高焊缝质量在垂直于焊接主轨迹的方向采用摆线位移分段函数，可保证速度、加速度在整个摆动焊接过程中连续。

上述目的是通过以下技术方案来实现：

一种焊接机器人的摆焊轨迹规划方法，包括如下步骤：

S1通过示教的方法确定点位参数，并计算速度规划时所需的参数；所述点位参数包括焊缝起点坐标、焊缝终点坐标和摆点坐标；所述速度规划时所需的参数包括焊缝总长、总角位移和摆动参数；所述摆动参数包括单位摆动段摆动位移、摆动宽度、上摆点停留距离、中间摆点停留距离、下摆点停留距离；

S2根据步骤S1中所述焊缝起点坐标、所述焊缝终点坐标和所述摆点坐标确定摆动平面，并建立焊缝坐标系；

步骤S3：将步骤S1中所述焊缝总长和所述总角位移作为规划输入参数，采用7段S曲线规划，计算位置规划总时间、姿态规划总时间,进而确定插补总时间；

步骤S4：采用等摆长的方式进行轨迹规划，计算并获取摆动时间数组；

步骤S5：采用轨迹叠加思想，在沿着焊缝方向采用等时间的直线轨迹规划方法，垂直于焊缝的方向采用摆线轨迹规划方法，计算并获取摆焊插补点位。

进一步地，步骤S1中所述焊接参数包括焊缝的终点坐标P_end，摆点坐标P_weave，该焊接起点坐标P_start、摆动参数。

进一步地，步骤S1中所述焊缝总长S的计算如式(1)：

所述总角位移θ的计算如式(2)：

其中，R表示初末位置之间的旋转矩阵,为3×3的矩阵。

进一步地，步骤S2中所述焊缝坐标系的计算如式(3)—(6)：