CN109278048B - 五轴焊接机器人的焊接路径规划方法及五轴焊接机器人 - Google Patents

五轴焊接机器人的焊接路径规划方法及五轴焊接机器人 Download PDF

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Abstract

本公开提供了五轴焊接机器人的焊接路径规划方法及五轴焊接机器人。一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，包括建立五轴焊接机器人本体及焊接头的D‑H连杆坐标系，得到五轴焊接机器人本体及焊接头相应参数；求解出五轴焊接机器人的运动学正解和运动学逆解，进而得到五轴焊接机器人的末端位姿和关节角；根据五轴焊接机器人的末端位姿和关节角，计算五轴焊接机器人的工作空间；建立五轴焊接机器人的工作空间的三维模型，在三维模型中勾画出焊接路径曲线；在焊接路径曲线上取一定数量的焊接点；从预先定义的零点处开始以粗插补的形式控制焊接头移动到第一个焊接点处，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补来控制焊接头移动，直至焊接完成焊接路径曲线。

Description

五轴焊接机器人的焊接路径规划方法及五轴焊接机器人
技术领域
本公开属于路径规划领域，尤其涉及一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法及五轴焊接机器人。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
五轴焊接机器人可以通过x，y，z三个轴进行转动，同时可以依靠基座上的轴实现转身的动作，以及手部可以灵活转动的轴，增加了其灵活性。五轴焊接机器人的关节多，灵活性比较强，能够承担较为复杂的焊接工作。
在焊接过程中，如何保证焊接速度、准确度以及稳定性，是目前五轴焊接机器人面临的问题。
发明内容
根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，其焊接速度快、精度高且稳定性高。
本公开的一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，包括：
建立五轴焊接机器人本体及焊接头的D-H连杆坐标系，得到五轴焊接机器人本体及焊接头相应参数；
求解出五轴焊接机器人的运动学正解和运动学逆解，进而得到五轴焊接机器人的末端位姿和关节角；
根据五轴焊接机器人的末端位姿和关节角，计算出五轴焊接机器人的工作空间；
建立五轴焊接机器人的工作空间的三维模型，在三维模型中勾画出焊接路径曲线；
在焊接路径曲线上取一定数量的焊接点，并保存这些焊接点的坐标；
根据五轴焊接机器人的末端位姿，从预先定义的零点处开始以粗插补的形式控制焊接头移动到第一个焊接点处，然后在任意两个相邻焊接点之间进行精插补来控制焊接头移动，直至焊接完成焊接路径曲线。
在一个或多个实施例中，焊接完成后，根据之前预先定义的零点自动控制焊接头回零。
在一个或多个实施例中，利用余弦定理求解出五轴焊接机器人的运动学逆解。
在一个或多个实施例中，利用蒙特卡洛方法，计算出五轴焊接机器人的工作空间；其具体过程包括：
生成各关节随机变量值；
将随机关节变量值逐一代入下式，计算出所有随机点的坐标(Px，Py，Pz)；
Px＝L1cθ1+L2cθ1cθ2-L2sθ1sθ2
Py＝L1sθ1+L2cθ1sθ2+L2sθ1cθ2
Pz＝-d3
其中，L1表示连杆一的长度；L2表示连杆二的长度.；d3表示移动副的伸长量；θ1表示x0轴绕z0轴旋转与x1轴同方向时的旋转角度；θ2表示x1轴绕z1轴旋与x2轴同方向时的旋转角度；c(.)表示cos(.)；s(.)表示sin(.)；
在每层和每列内搜索边界随机点；
在每个搜索到的边界点的小邻域内重新生成若干个新的随机点，并依顺序将数据存入原始随机点数据存储矩阵；
以新的随机点数据重复上述步骤，直到边界随机点坐标值在预设范围内变化或达到设定的循环次数，结束计算，得到五轴焊接机器人的工作空间。
在一个或多个实施例中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用弧形焊接方式。
在一个或多个实施例中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用直线型焊接方式。
在一个或多个实施例中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用直线型与最小偏差法圆弧插补相结合的焊接方式。
本公开还提供了一种五轴焊接机器人。
本公开的一种五轴焊接机器人，包括路径规划控制器，所述路径规划控制器包括存储器和处理器，所述处理器包括：
坐标系建立模块，其用于建立五轴焊接机器人本体及焊接头的D-H连杆坐标系，得到五轴焊接机器人本体及焊接头相应参数；
正逆解求解模块，其用于求解出五轴焊接机器人的运动学正解和运动学逆解，进而得到五轴焊接机器人的末端位姿和关节角；
工作空间计算模块，其用于根据五轴焊接机器人的末端位姿和关节角，计算出五轴焊接机器人的工作空间；
焊接路径曲线勾画模块，其用于建立五轴焊接机器人的工作空间的三维模型，在三维模型中勾画出焊接路径曲线；
焊接点选取模块，其用于在焊接路径曲线上取一定数量的焊接点，并保存这些焊接点的坐标；
插补焊接模块，其用于根据五轴焊接机器人的末端位姿，从预先定义的零点处开始以粗插补的形式控制焊接头移动到第一个焊接点处，然后在任意两个相邻焊接点之间进行精插补来控制焊接头移动，直至焊接完成焊接路径曲线。
在一个或多个实施例中，所述处理器还包括：
回零模块，其用于焊接完成后根据之前预先定义的零点自动控制焊接头回零。
在一个或多个实施例中，在正逆解求解模块中，利用余弦定理求解出五轴焊接机器人的运动学逆解。
在一个或多个实施例中，在所述工作空间计算模块中，利用蒙特卡洛方法，计算出五轴焊接机器人的工作空间；其具体过程包括：
生成各关节随机变量值；
将随机关节变量值逐一代入下式，计算出所有随机点的坐标(Px，Py，Pz)；
Px＝L1cθ1+L2cθ1cθ2-L2sθ1sθ2
Py＝L1sθ1+L2cθ1sθ2+L2sθ1cθ2
Pz＝-d3
其中，L1表示连杆一的长度；L2表示连杆二的长度.；d3表示移动副的伸长量；θ1表示x0轴绕z0轴旋转与x1轴同方向时的旋转角度；θ2表示x1轴绕z1轴旋与x2轴同方向时的旋转角度；c(.)表示cos(.)；s(.)表示sin(.)；
在每层和每列内搜索边界随机点；
在每个搜索到的边界点的小邻域内重新生成若干个新的随机点，并依顺序将数据存入原始随机点数据存储矩阵；
以新的随机点数据重复上述步骤，直到边界随机点坐标值在预设范围内变化或达到设定的循环次数，结束计算，得到五轴焊接机器人的工作空间。
在一个或多个实施例中，在所述插补焊接模块中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用弧形焊接方式。
在一个或多个实施例中，在所述插补焊接模块中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用直线型焊接方式。
在一个或多个实施例中，在所述插补焊接模块中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用直线型与最小偏差法圆弧插补相结合的焊接方式。
本公开的有益效果是：
(1)本公开对五轴焊接机器人的运动学正解和运动学逆解进行了求解，并使用蒙特卡罗法求出了五轴焊接机器人的工作空间。
(2)本公开在焊接时采用粗插补与精插补相结合，比如在进行圆弧形焊接时，先把要焊接的圆弧形状分成一些大段，再把这些打断分成更小的线段，这样可以保证机器人在焊接时，更加稳定，抖动的更加小；能够过合理的规划运行路径来减少时间的损耗。
(3)本公开的五轴焊接机器人在结构上采用四个旋转轴和一个焊接轴相结合的方式，使机器人的焊接头能够准确地到达预定义的位置。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是五轴焊接机器人结构示意图。
图2是五轴焊接机器人的各轴运动范围图。
图3是本公开的一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法流程图。
图4是五轴焊接机器人本体的D-H连杆坐标系。
图5是五轴焊接机器人的焊接头的D-H连杆坐标系。
图6是余弦定理原理图。
图7是工作空间与三维模型结合图。
图8(a)是工作空间的三维视图。
图8(b)是工作空间的俯视图。
图8(c)是工作空间的侧视图。
图8(d)是工作空间的正视图。
图9是路径规划控制器结构示意图。
其中，1底座；2轴一电机；3连杆一；4软管；5轴二电机；6齿条；7连杆二；8轴三电机；9约束线；10轴四电机；11移动副；12齿轮；13轴五电机；14焊接头；15控制器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1，本公开实施例的五轴焊接机器人的机械结构为：
五轴焊接机器人包括底座1，底座1上安装有轴一电机2；轴一电机2与连杆一3相连，连杆一3的另一端与轴二电机5相连，轴二电机5与连杆二7相连；连杆一3与连杆二7之间还通过软管4相连，软管4放置有电线；
连杆二7的另一端与轴三电机8相连，所述轴三电机8还用于控制移动副11上下移动；移动副11内有齿条；轴四电机10控制移动副11进行旋转；齿轮12与移动副11内齿条卡在一起控制移动副11上下移动；13轴五电机控制焊接头14转动；轴一电机2、轴二电机5、轴三电机8、轴四电机10和轴五电机13均与控制器15相连；这五个电机都与减速机相连接，最终移动由减速机来输出。
如图2所示，轴一电机的转动角度范围J1为±180°；
轴二电机的转动角度范围J2为±90°；
轴三电机控制移动副的伸长量范围d3，例如d3为±650mm；
轴四电机的转动角度范围J4为±180°；
轴五电机的转动角度范围J5为±100°。
图3是本公开的一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法流程图。
如图3所示，本公开的一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，包括：
(1)建立五轴焊接机器人本体及焊接头的D-H连杆坐标系，得到五轴焊接机器人本体及焊接头相应参数。
五轴焊接机器人本体的D-H连杆坐标系，如图4所示；
焊接头的D-H连杆坐标系，如图5所示；
绕zi-1轴旋转θi角，使xi-1轴转动到与xi同一平面内；
绕zi-1轴平移一段距离di，把xi-1移动到与xi同一直线上；
沿i轴平移一段距离ai-1，把连杆(i-1)的坐标系移动到使其原点与连杆n的坐标系原点重合的地方；
绕xi-1轴旋转αi-1角，使zi-1转动到与zi同一直线上；
其中，i＝1，2，3，4，5。
θ1表示：当焊接机器人的L1杆旋转一定角度后，此时因为x1是一直沿着L1杆的，所以x0可以绕z0轴旋转了θ1角后与x1同方向。
θ2表示：当焊接机器人的L2杆旋转一定角度后，此时因为x2是一直沿着L2杆的，所以x1可以绕z1轴旋转了θ2角后与x2同方向。
表1D-H连杆参数
i a<sub>i-1</sub> α<sub>i-1</sub> d<sub>i</sub> θ<sub>i</sub> 变量范围
1 0 0 0 θ<sub>1</sub> -180°～+180°
2 L1 0 0 θ<sub>2</sub> -90°～+90°
3 L2 180 d<sub>3</sub> 0 0～700mm
4 0 180 0 θ<sub>4</sub> 0～180°
5 0 90 0 θ<sub>5</sub> -100°～+100°
(2)求解出五轴焊接机器人的运动学正解和运动学逆解，进而得到五轴焊接机器人的末端位姿和关节角。
在一个或多个实施例中，利用余弦定理求解出五轴焊接机器人的运动学逆解。
根据D-H连杆参数及下面的通用公式我们可以得到基于该焊接机器人的运动学正解。其中公式(1)是通用公式；
公式(2)-公式(4)是关于该焊接机器人的运动学正解。
Figure GDA0001911925620000071
Figure GDA0001911925620000072
Figure GDA0001911925620000073
Figure GDA0001911925620000074
Figure GDA0001911925620000075
Figure GDA0001911925620000076
Figure GDA0001911925620000077
其中T5_14、T5_24、-d3即为第五轴在坐标空间中的x，y，z坐标。其中的cθ、sθ就是cosθ和sinθ的意思。
其中，Ai表示连杆i对连杆i-1相对位置的齐次变换。
Figure GDA0001911925620000081
表示坐标系1相对于坐标系0的变换矩阵，
Figure GDA0001911925620000082
的含义以此类推。
T矩阵由A矩阵计算得到。比如
Figure GDA0001911925620000083
也可表示为
Figure GDA0001911925620000084
公式(3)等式坐标的物理含义为在五轴所建立的坐标系对零轴坐标系的位置和姿态的变化。
Figure GDA0001911925620000085
表示在焊接头末端所建立的t坐标系相对于零轴坐标系的位置变化。
然后来计算运动学逆解。
已知工具坐标系{G}的位姿
Figure GDA0001911925620000086
那么
Figure GDA0001911925620000087
因为
Figure GDA0001911925620000088
由式子(2)与式子(4)可得，因为只有最后一列的数据有用，所以在这里不对其他公式中的前三列列出详细解。
Figure GDA0001911925620000089
由式可得轴的原点坐标为：
Figure GDA00019119256200000810
因坐标系{3}、{5}的原点重合，所以由式子(5)与式子(6)可得方程组
Figure GDA0001911925620000091
可知d3＝-z5o。
然后利用余弦定理，余弦定理图见图6，x2+y2＝L1 2+L2 2-2L1L2cos(180+θ2)，来求解该机器人的运动学逆解值。
Figure GDA0001911925620000092
当x5o 2+y5o 2＜(L1-L2)2或x5o 2+y5o 2＞(L1+L2)2时θ1、θ2无解。
当x5o 2+y5o 2＝(L1+L2)2时θ1、θ2有1组解
Figure GDA0001911925620000093
其中，A tan 2(·)表示反正切函数。
在式子(10)中求得的θ1在[-180,180]区间内，需要校正到(-180,180]内(注意是左开右闭区间)。
当(L1-L2)2≤x5o 2+y5o 2＜(L1+L2)2时θ1、θ2有两组解
Figure GDA0001911925620000094
其中，A cos(·)表示反余弦函数。
式子(11)中求得的θ1在[-360,360]区间内，需要校正到(-180,180]内(注意是左开右闭区间)。因为正负180°是同一个地方，所以为了保证编程时的唯一性只能取左开右闭区间。
由式子(11)可得
Figure GDA0001911925620000101
又因为
Figure GDA0001911925620000102
可以求得
Figure GDA0001911925620000105
的部分元素为
Figure GDA0001911925620000103
由式子(12)和式子(13)可得
Figure GDA0001911925620000104
式子(14)中求得的θ4在[-180,180]区间内，需要校正到(-180,180]内(注意是左开右闭区间)。
由式子(10)(11)(14)和d3＝-z5o可得两组逆解。
(3)根据五轴焊接机器人的末端位姿和关节角，计算出五轴焊接机器人的工作空间。
具体地，利用蒙特卡洛方法，计算出五轴焊接机器人的工作空间；其具体过程包括：
生成各关节随机变量值；
将随机关节变量值逐一代入下式，计算出所有随机点的坐标(Px，Py，Pz)；
Px＝L1cθ1+L2cθ1cθ2-L2sθ1sθ2
Py＝L1sθ1+L2cθ1sθ2+L2sθ1cθ2
Pz＝-d3
其中，L1表示连杆一的长度；L2表示连杆二的长度.；d3表示移动副的伸长量；θ1表示x0轴绕z0轴旋转与x1轴同方向时的旋转角度；θ2表示x1轴绕z1轴旋与x2轴同方向时的旋转角度；c(.)表示cos(.)；s(.)表示sin(.)；
在每层和每列内搜索边界随机点；
在每个搜索到的边界点的小邻域内重新生成若干个新的随机点，并依顺序将数据存入原始随机点数据存储矩阵；
以新的随机点数据重复上述步骤，直到边界随机点坐标值在预设范围内变化或达到设定的循环次数，结束计算，得到五轴焊接机器人的工作空间。
(4)建立五轴焊接机器人的工作空间的三维模型，在三维模型中勾画出焊接路径曲线。
如图7是工作空间与三维模型结合图，工作空间的三维模型如图8(a)-图8(d)所示。
利用得到的工作空间在SolidWorks中建立工作空间的三维模型(在建立模型时取原点在一轴坐标系的原点处，这样与理论就对应起来了)，然后在该三维模型中画出想要得到的焊接曲线。
(5)在焊接路径曲线上取一定数量的焊接点，并保存这些焊接点的坐标。
比如在该工作空间中画三维螺旋线，然后在该螺旋线上取一定数量的点，按照顺序记录这些点的具体坐标。
(6)根据五轴焊接机器人的末端位姿，从预先定义的零点处开始以粗插补的形式控制焊接头移动到第一个焊接点处，然后在任意两个相邻焊接点之间进行精插补来控制焊接头移动，直至焊接完成焊接路径曲线。
在一个或多个实施例中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用弧形焊接方式。
在一个或多个实施例中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用直线型焊接方式。
如果是直线型焊接，那么机器人就会按照两点之间取直线来走，如果采用弧形焊接，那么运动控制器就对以所取得点为基础自动进行轨迹规划。但此时由于其自己进行轨迹规划时，可能与所想要焊接曲线有出入；
在一个或多个实施例中，采用直线规划，在进行焊接时，将两点之间的轨迹无限细化，并采用与最小偏差法圆弧插补相结合。
公式如下：
Figure GDA0001911925620000121
其中，F(xi,yi)表示偏差函数；
R表示圆弧半径；
ΔR表示加工点N到圆弧的径向距离。
在细化之后，还会对每个点的坐标求理论反解，然后机器人会根据每个点所求得的理论反解不断地变化自己的关节变量，从何完成焊接任务。此时焊接精度高，抖动小。
在一个或多个实施例中，焊接完成后，根据之前预先定义的零点自动控制焊接头回零。
本公开对五轴焊接机器人的运动学正解和运动学逆解进行了求解，并使用蒙特卡罗法求出了五轴焊接机器人的工作空间。
本公开在焊接时采用粗插补与精插补相结合，比如在进行圆弧形焊接时，先把要焊接的圆弧形状分成一些大段，再把这些打断分成更小的线段，这样可以保证机器人在焊接时，更加稳定，抖动的更加小；能够过合理的规划运行路径来减少时间的损耗。
本公开的一种五轴焊接机器人，包括如图9所示的路径规划控制器。本公开的一种五轴焊接机器人的机械结构如图1和图2所示。
其中，如图9所示，路径规划控制器，包括存储器和处理器，所述处理器包括：
(1)坐标系建立模块，其用于建立五轴焊接机器人本体及焊接头的D-H连杆坐标系，得到五轴焊接机器人本体及焊接头相应参数；
(2)正逆解求解模块，其用于求解出五轴焊接机器人的运动学正解和运动学逆解，进而得到五轴焊接机器人的末端位姿和关节角；
具体地，在正逆解求解模块中，利用余弦定理求解出五轴焊接机器人的运动学逆解。
(3)工作空间计算模块，其用于根据五轴焊接机器人的末端位姿和关节角，计算出五轴焊接机器人的工作空间；
具体地，在所述工作空间计算模块中，利用蒙特卡洛方法，计算出五轴焊接机器人的工作空间；其具体过程包括：
生成各关节随机变量值；
将随机关节变量值逐一代入下式，计算出所有随机点的坐标(Px，Py，Pz)；
Px＝L1cθ1+L2cθ1cθ2-L2sθ1sθ2
Py＝L1sθ1+L2cθ1sθ2+L2sθ1cθ2
Pz＝-d3
其中，L1表示连杆一的长度；L2表示连杆二的长度.；d3表示移动副的伸长量；θ1表示x0轴绕z0轴旋转与x1轴同方向时的旋转角度；θ2表示x1轴绕z1轴旋与x2轴同方向时的旋转角度；c(.)表示cos(.)；s(.)表示sin(.)；
在每层和每列内搜索边界随机点；
在每个搜索到的边界点的小邻域内重新生成若干个新的随机点，并依顺序将数据存入原始随机点数据存储矩阵；
以新的随机点数据重复上述步骤，直到边界随机点坐标值在预设范围内变化或达到设定的循环次数，结束计算，得到五轴焊接机器人的工作空间。
(4)焊接路径曲线勾画模块，其用于建立五轴焊接机器人的工作空间的三维模型，在三维模型中勾画出焊接路径曲线；
(5)焊接点选取模块，其用于在焊接路径曲线上取一定数量的焊接点，并保存这些焊接点的坐标；
(6)插补焊接模块，其用于根据五轴焊接机器人的末端位姿，从预先定义的零点处开始以粗插补的形式控制焊接头移动到第一个焊接点处，然后在任意两个相邻焊接点之间进行精插补来控制焊接头移动，直至焊接完成焊接路径曲线。
具体地，在所述插补焊接模块中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用直线型与最小偏差法圆弧插补相结合的焊接方式。
需要说明的是，在所述插补焊接模块中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，还可采用弧形焊接方式，或直线型焊接方式。
在一个或多个实施例中，所述处理器还包括：
回零模块，其用于焊接完成后根据之前预先定义的零点自动控制焊接头回零。
本公开的五轴焊接机器人在结构上采用四个旋转轴和一个焊接轴相结合的方式，使机器人的焊接头能够准确地到达预定义的位置。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，其特征在于，包括：
建立五轴焊接机器人本体及焊接头的D-H连杆坐标系，得到五轴焊接机器人本体及焊接头相应参数；
求解出五轴焊接机器人的运动学正解和运动学逆解，进而得到五轴焊接机器人的末端位姿和关节角；通过焊接机器人的运动学正解，获得在五轴所建立的坐标系对零轴坐标系的位置和姿态的变化，以及焊接头末端所建立的t坐标系相对于零轴坐标系的位置变化；然后来利用余弦定理计算运动学逆解值；
根据五轴焊接机器人的末端位姿和关节角，计算出五轴焊接机器人的工作空间；
建立五轴焊接机器人的工作空间的三维模型，在三维模型中勾画出焊接路径曲线；
在焊接路径曲线上取一定数量的焊接点，并保存这些焊接点的坐标；
根据五轴焊接机器人的末端位姿，从预先定义的零点处开始以粗插补的形式控制焊接头移动到第一个焊接点处，然后在任意两个相邻焊接点之间进行精插补来控制焊接头移动，直至焊接完成焊接路径曲线；
在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用弧形焊接方式；
或在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用直线型焊接方式；
或在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，在进行焊接时，将两点之间的轨迹无限细化，采用直线型与最小偏差法圆弧插补相结合的焊接方式；在细化之后，还会对每个点的坐标求理论反解，然后机器人会根据每个点所求得的理论反解不断地变化自己的关节变量，从而完成焊接任务。
2.如权利要求1所述的一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，其特征在于，焊接完成后，根据之前预先定义的零点自动控制焊接头回零。
3.如权利要求1所述的一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，其特征在于，利用蒙特卡洛方法，计算出五轴焊接机器人的工作空间；其具体过程包括：
生成各关节随机变量值；
将关节随机 变量值逐一代入下式，计算出所有随机点的坐标(Px，Py，Pz)；
Px＝L1cθ1+L2cθ1cθ2-L2sθ1sθ2
Py＝L1sθ1+L2cθ1sθ2+L2sθ1cθ2
Pz＝-d3
其中，L1表示连杆一的长度；L2表示连杆二的长度.；d3表示移动副的伸长量；θ1表示x0轴绕z0轴旋转与x1轴同方向时的旋转角度；θ2表示x1轴绕z1轴旋转与x2轴同方向时的旋转角度；c(.)表示cos(.)；s(.)表示sin(.)；
在每层和每列内搜索边界随机点；
在每个搜索到的边界点的小邻域内重新生成若干个新的随机点，并依顺序将数据存入原始随机点数据存储矩阵；
以新的随机点数据重复上述步骤，直到边界随机点坐标值在预设范围内变化或达到设定的循环次数，结束计算，得到五轴焊接机器人的工作空间。
4.一种五轴焊接机器人，其特征在于，采用如权利要求1-3任一所述的五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，包括路径规划控制器，所述路径规划控制器包括存储器和处理器，所述处理器包括：
坐标系建立模块，其用于建立五轴焊接机器人本体及焊接头的D-H连杆坐标系，得到五轴焊接机器人本体及焊接头相应参数；
正逆解求解模块，其用于求解出五轴焊接机器人的运动学正解和运动学逆解，进而得到五轴焊接机器人的末端位姿和关节角；
工作空间计算模块，其用于根据五轴焊接机器人的末端位姿和关节角，计算出五轴焊接机器人的工作空间；
焊接路径曲线勾画模块，其用于建立五轴焊接机器人的工作空间的三维模型，在三维模型中勾画出焊接路径曲线；
焊接点选取模块，其用于在焊接路径曲线上取一定数量的焊接点，并保存这些焊接点的坐标；
插补焊接模块，其用于根据五轴焊接机器人的末端位姿，从预先定义的零点处开始以粗插补的形式控制焊接头移动到第一个焊接点处，然后在任意两个相邻焊接点之间进行精插补来控制焊接头移动，直至焊接完成焊接路径曲线。
5.如权利要求4所述的一种五轴焊接机器人，其特征在于，所述处理器还包括：
回零模块，其用于焊接完成后根据之前预先定义的零点自动控制焊接头回零；
或在正逆解求解模块中，利用余弦定理求解出五轴焊接机器人的运动学逆解。
6.如权利要求4所述的一种五轴焊接机器人，其特征在于，在所述工作空间计算模块中，利用蒙特卡洛方法，计算出五轴焊接机器人的工作空间；其具体过程包括：
生成各关节随机变量值；
将关节随机 变量值逐一代入下式，计算出所有随机点的坐标(Px，Py，Pz)；
Px＝L1cθ1+L2cθ1cθ2-L2sθ1sθ2
Py＝L1sθ1+L2cθ1sθ2+L2sθ1cθ2
Pz＝-d3
其中，L1表示连杆一的长度；L2表示连杆二的长度.；d3表示移动副的伸长量；θ1表示x0轴绕z0轴旋转与x1轴同方向时的旋转角度；θ2表示x1轴绕z1轴旋转与x2轴同方向时的旋转角度；c(.)表示cos(.)；s(.)表示sin(.)；
在每层和每列内搜索边界随机点；
在每个搜索到的边界点的小邻域内重新生成若干个新的随机点，并依顺序将数据存入原始随机点数据存储矩阵；
以新的随机点数据重复上述步骤，直到边界随机点坐标值在预设范围内变化或达到设定的循环次数，结束计算，得到五轴焊接机器人的工作空间。
7.如权利要求4所述的一种五轴焊接机器人，其特征在于，在所述插补焊接模块中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用弧形焊接方式.。
8.如权利要求4所述的一种五轴焊接机器人，其特征在于，在所述插补焊接模块中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用直线型焊接方式；
或在所述插补焊接模块中，在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用直线型与最小偏差法圆弧插补相结合的焊接方式。
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