CN105234213B - 一种机器人折弯自由插补方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机器人折弯自由插补方法，所述方法涉及机器人和上位机，机器人的信号输出端与上位机电连接，上位机监测机器人，获取参数数据，经计算后将结果数据传给机器人。本发明根据加工特征的基本参数计算出机器人的机器臂夹爪在折弯过程中经过的轨迹点，机器臂通过对计算出来的轨迹点进行自由插补运动，进而运行一条与实际轨迹十分接近的轨迹，避免了对钣金件的拉扯，提高钣金件的折弯质量。

Description

一种机器人折弯自由插补方法

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种机器人折弯自由插补方法。

背景技术

随着自动化技术普及，越来越多的机器人被投入生产应用中。人工进行有模折弯时，往往在将工件对位后，折弯过程中让工件自由运动。而要实现机器人自主折弯，需要预先编写程序，让机器人按程序运行。因此折弯过程中机器人不能放开工件，以免工件在自由运动中偏移原来位置导致之前计算不准确。因此机器人在折弯过程的中跟随工件运动，然而往往会出现机械臂运动轨迹不匹配的情况，造成机器人在折弯过程中对工件拉扯，造成折弯工件的尺寸偏差。

目前的跟随方法中，有模折弯可以使用示教方式实现，然而实际生产中由于工件会频繁更换，示教方式需对每一道工序进行，且每一道工序有多个示教点，显然影响生产效率，使用不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种，可在机器人不放开加工工件的情况下完成折弯工艺过程的机器人折弯自由插补方法。

本发明采用的技术方案是：

一种机器人折弯自由插补方法，所述方法涉及机器人和上位机，机器人的信号输出端与上位机电连接，上位机监测机器人，获取参数数据，经计算后将结果数据传给机器人，所述方法具体包括以下步骤:

1)以折弯机为基准建立坐标系：以折弯机的V型刀槽中间线作为X轴，折弯机朝向机器人的机器臂的方向为Y轴正方向，折弯机的V型刀槽朝向折弯刀方向为Z轴正方向；

2)上位机获取机器人开始折弯时的折弯点P相对所述坐标系中X轴的折弯半径R1；

3)用户根据实际情况向上位机输入的基本参数，所述基本参数包括折弯刀上压头圆弧半径r、V型刀槽开口的一半宽度S1、下压总行程S0、钣金件厚度δ；

4)上位机根据步骤3)的基本参数计算出折弯后的钣金件与水平方向的夹角β，具体的公式如下:

5)将折弯点P折弯前后形成的运动轨迹依照相同的转动角度作I等分，计算相邻两个轨迹点之间的夹角Δβ:

6)结合步骤5)的数据，上位机计算折弯点P的运动轨迹上的第i个轨迹点Pi的坐标Yi坐标、Zi坐标以及经过第i个轨迹点时夹爪转动角度RYi，

Y_i＝R1·cos(i·Δβ)； (3)

Z_i＝R1·sin(i·Δβ)-S1·tg(i·Δβ)； (4)

其中，i表示折弯点P折弯过程中经过的轨迹点次序，i为大于0且不大于I的正整数，Yi表示折弯点P经过的第i个轨迹点Pi对应的Y轴坐标，Zi表示第i个轨迹点Pi对应的Z轴坐标，RYi表示机器人的夹爪经过的第i个轨迹点Pi时相对折弯开始位置的转动夹角；

7)上位机将计算结果传入机器人，机器人按指定变量进行自由插补运动，模拟折弯路径。

所述步骤2)具体包括以下步骤：

2.1)将机器人移动到开始折弯时的折弯点P，机器人记录该折弯点P在步骤1)的坐标系中的坐标，

2.2)机器人发送一个到位信号给上位机，

2.3)上位机侦测到到位信号从机器人读取该折弯点P在步骤1)的坐标系中的坐标，获取折弯半径R1。

本发明采用以上技术方案，通过建立合理的坐标系，方便通过数学方式拟合机器臂在折弯过程中的轨迹，为了便于机器人的机器臂贴合折弯的钣金件的实际情况，通过获取钣金件厚度、上压头圆弧半径、折弯半径、下压槽开口宽度、压头下压总行程的基本参数计算钣金件折弯前后的夹角β，再结合折弯半径R1计算折弯轨迹点Pi的坐标Yi、Zi和夹爪绕折弯轴旋转角度RYi。将上述计算得到机器人在工件折弯过程中的运动路径的参数存入机器人的位置变量中，机器人折弯时，自动调用相应数据，进行自由插补运动，可以走出一条与实际轨迹十分接近的轨迹，从而避免了拉扯，提高折弯质量。本发明在能够实现自动化的情况下，能够贴合工件运动路径，不至于发生拉扯造成尺寸变化，同时避免了对每个点示教的繁琐。本发明的方法简单实用，操作性强，实施方便，适用于工业生产，机器人根据加工特征基本参数拟合运动轨迹，实现自动化的情况下，能够贴合工件运动路径，简化了生产操作，提高了生产效率。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1本发明一种机器人折弯自由插补方法的流程实施示意图；

图2本发明中钣金件经机器臂折弯前的状态示意图；

图3本发明中钣金件经机器臂折弯后的状态示意图。

具体实施方式

如图1至图3之一所示，本发明的方法涉及机器人和上位机，机器人的信号输出端与上位机电连接，上位机监测机器人，获取参数数据，经计算后将结果数据传给机器人，所述方法具体包括以下步骤:

1)以折弯机为基准建立坐标系：以折弯机的V型刀槽1中间线作为X轴，折弯机朝向机器人的机器臂的方向为Y轴正方向，折弯机的V型刀槽1朝向折弯刀方向为Z轴正方向；

2)上位机获取机器人开始折弯时的折弯点P相对所述坐标系中X轴的折弯半径R1；

3)用户根据实际情况向上位机输入的基本参数，所述基本参数包括折弯刀3上压头圆弧半径r、V型刀槽1开口的一半宽度S1、下压总行程S0、钣金件2厚度δ；

4)上位机根据步骤3)的基本参数计算出折弯后的钣金件3与水平方向的夹角β，具体的公式如下:

5)将折弯点P折弯前后形成的运动轨迹依照相同的转动角度作I等分，计算相邻两个轨迹点之间的夹角Δβ:

6)结合步骤5)的数据，上位机折弯点P的运动轨迹上的第i个轨迹点Pi的坐标Yi坐标、Zi坐标以及经过第i个轨迹点时夹爪转动角度RYi，

Y_i＝R1·cos(i·Δβ)； (3)

Z_i＝R1·sin(i·Δβ)-S1·tg(i·Δβ)； (4)

其中，i表示折弯点P折弯过程中经过的轨迹点次序，i为大于0且不大于I的正整数，Yi表示折弯点P经过的第i个轨迹点Pi对应的Y轴坐标，Zi表示第i个轨迹点Pi对应的Z轴坐标，RYi表示机器人的夹爪经过的第i个轨迹点Pi时相对折弯开始位置的转动夹角；

7)上位机将计算结果传入机器人，机器人按指定变量进行自由插补运动，模拟折弯路径。

所述步骤2)具体包括以下步骤：

2.1)将机器人移动到开始折弯时的折弯点P，机器人记录该折弯点P在步骤1)的坐标系中的坐标，

2.2)机器人发送一个到位信号给上位机，

2.3)上位机侦测到到位信号从机器人读取该折弯点P在步骤1)的坐标系中的坐标，获取折弯半径R1。

本发明采用以上技术方案，通过建立合理的坐标系，方便通过数学方式拟合机器臂在折弯过程中的轨迹，为了便于机器人的机器臂贴合折弯的钣金件的实际情况，通过获取钣金件厚度、上压头圆弧半径、折弯半径、下压槽开口宽度、压头下压总行程的基本参数计算钣金件折弯前后的夹角β，再结合折弯半径R1折弯轨迹点Pi的坐标Yi、Zi和夹爪绕折弯轴旋转角度RYi。将上述计算得到机器人在工件折弯过程中的运动路径的参数存入机器人的位置变量中，机器人折弯时，自动调用相应数据，进行自由插补运动，可以走出一条与实际轨迹十分接近的轨迹，从而避免了拉扯，提高折弯质量。本发明在能够实现自动化的情况下，能够贴合工件运动路径，不至于发生拉扯造成尺寸变化，同时避免了对每个点示教的繁琐。本发明的方法简单实用，操作性强，实施方便，适用于工业生产，机器人根据加工特征基本参数拟合运动轨迹，实现自动化的情况下，能够贴合工件运动路径，简化了生产操作，提高了生产效率。

Claims (2)

1.一种机器人折弯自由插补方法，其特征在于：所述方法涉及机器人和上位机，机器人的信号输出端与上位机电连接，上位机监测机器人，获取参数数据，经计算后将结果数据传给机器人，所述方法具体包括以下步骤:

1)以折弯机为基准建立坐标系：以折弯机的V型刀槽中间线作为X轴，折弯机朝向机器人的机器臂的方向为Y轴正方向，折弯机的V型刀槽朝向折弯刀方向为Z轴正方向；

2)上位机获取机器人开始折弯时的折弯点P相对所述坐标系中X轴的折弯半径R1；

3)用户根据实际情况向上位机输入的基本参数，所述基本参数包括折弯刀上压头圆弧半径r、V型刀槽开口的一半宽度S1、下压总行程S0、钣金件厚度δ；

4)上位机根据步骤3)的基本参数计算出折弯后的钣金件与水平方向的夹角β，具体的公式如下:

$\mathrm{\β}=arctg\frac{S0-(\mathrm{\δ}+r)}{S1}+\arcsin \frac{(\mathrm{\δ}+r)}{\sqrt{{\[S0-(\mathrm{\δ}+r)\]}^2+S{1}^2}};---\left(1\right);$

5)将折弯点P折弯前后形成的运动轨迹依照相同的转动角度作I等分，计算相邻两个轨迹点之间的夹角Δβ:

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{\β}}{I};---\left(2\right);$

6)结合步骤5)的数据，上位机计算折弯点P的运动轨迹上的第i个轨迹点Pi的Yi坐标、Zi坐标以及经过第i个轨迹点时夹爪转动角度RYi，

Y_i＝R1·cos(i·Δβ)； (3)

Z_i＝R1·sin(i·Δβ)-S1·tg(i·Δβ)； (4)

${\mathrm{RY}}_i=arctg\frac{Z_i}{Y_i}-arctg\frac{\mathrm{\δ}}{R1};---\left(5\right);$

其中，i表示折弯点P折弯过程中经过的轨迹点次序，i为大于0且不大于I的正整数，Yi表示第i个轨迹点Pi对应的Y轴坐标，Zi表示第i个轨迹点Pi对应的Z轴坐标，RYi表示机器人的夹爪经过的第i个轨迹点Pi时相对折弯开始位置的转动夹角；

7)上位机将计算结果传入机器人，机器人按指定变量进行自由插补运动，模拟折弯路径。

2.根据权利要求1所述一种机器人折弯自由插补方法，其特征在于：所述步骤2)具体包括以下步骤：

2.1)将机器人移动到开始折弯时的折弯点P，机器人记录该折弯点P在步骤1)的坐标系中的坐标，

2.2)机器人发送一个到位信号给上位机，

2.3)上位机侦测到到位信号从机器人读取该折弯点P在步骤1)的坐标系中的坐标，获取折弯半径R1。