CN110465948A - 焊接机器人及其摆动轨迹的规划方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种焊接机器人及其摆动轨迹的规划方法，该摆动轨迹的规划方法包括：确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标系下的第一位置坐标；确定多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标，其中，多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下形成位于XOY平面的直线偏移轨迹，直线偏移轨迹与Y轴平行且从Y轴正半轴延伸至Y轴负半轴；将第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标转换为在工件坐标系下的第二位置坐标；叠加第二轨迹点的第一位置坐标与对应的第二轨迹点的第二位置坐标，得到与第一轨迹点对应的插补点在工件坐标系下的位置坐标；根据插补点确定规划后的摆动轨迹。本申请所提供的摆动轨迹的规划方法计算简单。

Description

焊接机器人及其摆动轨迹的规划方法

技术领域

本申请涉及焊接机器人技术领域，特别是涉及一种焊接机器人及其摆动轨迹的规划方法。

背景技术

焊接机器人的摆动焊接(简称摆焊)是焊枪沿着焊缝方向行进的同时纵向以一定规律摆动的焊接方式。它提高了焊接强度和焊接效率，在自动化焊接技术中得到广泛应用，具有实际工程意义。

本申请的发明人发现，目前焊接机器人摆动轨迹的规划方法计算复杂，且很难保证焊接机器人在摆动焊接过程中达到预期的速度与预期的周期。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种焊接机器人及其摆动轨迹的规划方法，能够简化计算方法。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种焊接机器人摆动轨迹的规划方法，所述摆动轨迹的规划方法包括：确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标系下的第一位置坐标和第一姿态坐标；确定多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标，其中，多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点相对所述焊缝存在偏移增量，且多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下形成位于XOY平面的直线偏移轨迹，所述直线偏移轨迹与Y轴平行且从Y轴正半轴延伸至Y轴负半轴；将所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下的位置坐标转换为在所述工件坐标系下的第二位置坐标；叠加所述第一轨迹点的所述第一位置坐标与对应的所述第二轨迹点的所述第二位置坐标，得到与所述第一轨迹点对应的插补点在所述工件坐标系下的位置坐标，其中，所述插补点的姿态坐标为所述第一姿态坐标；根据所述插补点的位置坐标和姿态坐标确定规划后的摆动轨迹；其中，所述摆动坐标系为工具坐标系，其原点为焊枪的端点，X轴方向为所述焊枪的前进方向、Y轴方向为所述焊枪的摆动方向，Z轴方向为所述焊枪的枪头方向；或，所述摆动坐标系为工具路径坐标系，其原点为所述焊枪的端点，X轴方向为所述焊缝的切线方向，Y轴方向由所述工具路径坐标系的X轴方向与所述工具坐标系的Z轴方向叉乘确定，Z轴方向由所述工具路径坐标系的X轴方向与Y轴方向叉乘确定。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种焊接机器人，包括处理器、存储器以及通信电路，所述处理器分别耦接所述存储器以及所述通信电路，所述处理器在工作时控制自身以及所述存储器、所述通信电路实现上述方法中的步骤。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种具有存储功能的装置，存储有程序数据，所述程序数据能够被执行以实现上述方法中的步骤。

本申请的有益效果是：本申请焊接机器人摆动轨迹的规划方法将焊接机器人的摆动轨迹进行了拆分，拆分为焊缝轨迹和偏移轨迹，相比现有技术无需将每个转折点作为示教终点，计算简单，另外，多个第二轨迹点在摆动坐标系下形成位于XOY平面的直线偏移轨迹，直线偏移轨迹与Y轴平行且从Y轴正半轴延伸至Y轴负半轴，可以实现焊接机器人的平面三角摆运动。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请焊接机器人摆动轨迹的规划方法一实施方式的流程示意图；

图2是工具坐标系的示意图；

图3是工具路径坐标系的示意图；

图4是本申请焊接机器人在摆动坐标系下的偏移轨迹示意图；

图5是本申请焊接机器人在工件坐标系下的摆动轨迹示意图；

图6是本申请焊接机器人在一应用场景中在工件坐标系下的摆动轨迹示意图；

图7是本申请焊接机器人在另一应用场景中在工件坐标系下的摆动轨迹示意图；

图8是本申请焊接机器人一实施方式的结构示意图；

图9是本申请具有存储功能的装置一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1，图1是本申请焊接机器人摆动轨迹的规划方法一实施方式的流程示意图。本申请中摆动轨迹的规划方法的执行主体为焊接机器人，该规划方法包括：

S110：确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标系下的第一位置坐标和第一姿态坐标。

焊缝为两个待焊接工件的固定连接处，焊接机器人在焊接两个待焊接工件的过程中沿着焊缝延伸方向前进并相对焊缝进行纵向摆动。工件坐标系是固定于工件上的笛卡尔坐标系，由设计人员进行设定，在不同的应用场景中，设计人员可设定不同的工件坐标系。多个第一轨迹点位于焊缝上，其相对焊缝而言没有偏移，多个第一轨迹点形成与焊缝完全重合的焊缝轨迹。

在一应用场景中，在进行示教的过程中，焊接机器人根据操作人员输入的焊接起点的位姿、焊接终点的位姿以及焊接时长/焊接速度，确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标下的位姿，该位姿包括多个第一轨迹点的第一位置坐标和第一姿态坐标。其中焊接起点和终点均位于焊缝上，焊接时长为焊缝轨迹的焊接时长，即期望焊接机器人从焊接起点沿着焊缝走到焊接终点的时长，焊接速度为期望焊接机器人沿着焊缝轨迹行走时的线速度。

S120：确定多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标，其中，多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下形成位于XOY平面的直线偏移轨迹，直线偏移轨迹与Y轴平行且从Y轴正半轴延伸至Y轴负半轴。

第二轨迹点相对焊缝而言存在偏移，多个第一轨迹点与多个第二轨迹点之间具有一一对应关系，多个第二轨迹点形成焊接机器人在摆动坐标系下的偏移轨迹。

其中摆动坐标系可以为工具坐标系或工具路径坐标系，如图2所示，工具坐标系的原点为焊接机器人的焊枪的端点，即为工具中心点(TCP，Tool center point)，其X轴方向为焊枪的前进方向、Y轴方向为焊枪的摆动方向，Z轴方向为焊枪的枪头方向。

或者，摆动坐标系还可以为工具路径坐标系，如图3所示，与工具坐标系相同的是，工具路径坐标系的原点也为焊接机器人的焊枪的端点，与工具坐标系不同的是，其X轴方向为焊缝A的切线方向，Y轴方向由工具路径坐标系的X轴方向与工具坐标系的Z轴方向叉乘确定，Z轴方向由工具路径坐标系的X轴方向与Y轴方向叉乘确定。

其中值得注意的是，工具坐标系适用于任何应用场景，而工具路径坐标系在当焊缝A的切线方向与工具坐标系的Z轴方向平行时无法适用。

在焊接机器人焊接的过程中，其焊枪会进行旋转(在旋转过程中，其枪头方向不变)，此时如果将摆动坐标系选择为工具坐标系，则摆动坐标系会绕其Z轴旋转，即导致X轴方向和Y轴方向发生改变，进而导致多个第二轨迹点在摆动坐标下的位置坐标发生改变，最终导致焊接机器人的偏移轨迹发生改变。而由于焊枪旋转时，其工具坐标系的Z轴方向不会改变，又由于工具路径坐标系只与工具坐标系的Z轴方向相关，因此若不想焊接机器人的偏移轨迹随着焊枪的旋转而发生变化，则可将摆动坐标系选择为工具路径坐标系。

S130：将第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标转换为在工件坐标系下的第二位置坐标。

由于两个坐标系之间可以互相转换，因此可以将第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标转换为在工件坐标系下的第二位置坐标。

S140：叠加第一轨迹点的第一位置坐标与对应的第二轨迹点的第二位置坐标而得到与第一轨迹点对应的插补点在工件坐标系下的位置坐标，其中，插补点的姿态坐标为第一姿态坐标。

第一轨迹点、第二轨迹点和插补点之间具有一一对应关系。

S150：根据插补点的位置坐标和姿态坐标确定规划后的摆动轨迹。

焊接机器人根据焊接起点、焊接终点和插补点形成摆动轨迹，在确定好摆动轨迹后，焊接机器人按照该摆动轨迹进行焊接。插补点在工件坐标系下的位置坐标为第一轨迹点的第一位置坐标叠加对应的第二轨迹点的第二位置坐标，即焊接机器人的最终摆动轨迹为焊缝轨迹叠加偏移轨迹，从而相比现有技术，在示教过程中，无需将每个转折点(也称为尖点)作为示教终点，计算简单，且可以保证摆动轨迹的最终时长与用户输入的焊接时长相同，进而可以保证摆动周期，同时由于可以保证焊缝轨迹不变，因此能够保证摆动轨迹的焊接速度与用户输入的焊接速度相同。

同时在本实施方式中，如图4所示，多个第二轨迹点在摆动坐标下形成位于XOY平面的直线偏移轨迹10，该直线偏移轨迹10与Y轴平行且从Y轴正半轴延伸至Y轴负半轴，即焊接机器人只在摆动坐标系的Y轴方向上存在偏移增量，因此如图5所示，在焊缝轨迹上叠加该与Y轴平行的直线偏移轨迹10后形成的摆动轨迹20为平面三角轨迹，也就是说，本实施方式可以实现焊接机器人的平面三角摆运动。

其中，在本实施方式中，将第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标左乘工件坐标系相对摆动坐标系的转换矩阵而得到第二轨迹点在工件坐标系下的第二位置坐标。具体地，若第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标为P，则第二轨迹点在工件坐标系下的位置坐标Q＝M*P，其中，M为工件坐标系相对摆动坐标系的转换矩阵，该转换矩阵M可以由机器人的运动学正解求得。

因此，若焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标系下的第一位置坐标为R，则与第一轨迹点对应的插补点在工件坐标系下的位置坐标为S＝R+Q＝R+M*P。

其中，在本实施方式中，步骤S120具体包括：

S121：获取焊接时长duration、摆动周期T、摆动振幅A、第一停留时间t₁、第二停留时间t₂以及第三停留时间t₃。

在一应用场景中，在规划轨迹之前，机器人直接接收用户输入的焊接时长duration，在另一应用场景中，机器人根据用户输入的焊接起点的位姿、焊接终点的位姿以及焊接速度而计算出焊接时长duration。

S122：计算多个第一轨迹点各自的插补时间点。

该插补时间点为第一轨迹点在整个焊接过程中的时间点。多个第一轨迹点各自的插补时间点均在0～duration之间，第一轨迹点对应的插补时间点越小，表明第一轨迹点越靠近焊接起点。

S123：按照如下公式一计算多个第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点：

公式一：t＝time-round(time/cycle)*cycle，其中，t为多个第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点，time为多个第一轨迹点各自的插补时间点，round为向下取整函数，cycle为一个摆动循环的时长，cycle＝T+t₁+2*t₂+t₃。

摆动轨迹按照最小的重复单元进行重复变化，该最小的重复单元即为一个摆动循环。与摆动轨迹对应，多个第二轨迹点形成的偏移轨迹也是按照最小的重复单元进行重复变化，其中，摆动轨迹最小的重复单元的时长、起始时间点与多个第二轨迹点形成的偏移轨迹最小的重复单元的时长、起始时间点对应相同。

在本申请中，当焊接机器人进行平面三角摆运动时，在偏移轨迹的最小的重复单元内，焊接机器人会进行4次停留：在偏离焊缝不同侧各停留一次，在焊缝上停留两次，其中，在偏离焊缝不同侧停留的时间分别为t₁和t₃，在焊缝上停留的时间为t₂，因此在偏移轨迹的最小的重复单元内，焊接机器人总共停留的时间为t₁+2*t₂+t₃，因此偏移轨迹的最小的重复单元的时长为T+t₁+2*t₂+t₃，该时长也为摆动轨迹的最小的重复单元的时长。

S124：以多个第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点为自变量，运用正比例函数或正弦函数计算多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量。

以第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点t为自变量计算对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，即将第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点t带入正弦函数或正弦函数计算出该第一轨迹点对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量。

其中当运用正比例函数计算偏移增量时，最终焊接机器人的摆动轨迹呈线性变化，则在焊接过程中，在转折点处焊接机器人的加速度较大，此时容易对焊接机器人的寿命产生影响。而正弦函数在波峰和波谷处变化平缓，因此当采用正弦函数计算偏移增量时，最终焊接机器人在焊接过程中的转折点处加速度减慢，减少焊接机器人在焊接过程中的磨损，延长其使用寿命。

S125：确定多个第一轨迹点对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标。

具体地，多个第一轨迹点对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标P＝[0 Y0]^T，其中，Y为第一轨迹点对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量。因此与第一轨迹点对应的插补点在工件坐标系下的位置坐标为S＝R+Q＝R+M*[0 Y 0]^T。

在一应用场景中，运用如下正比例函数计算多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量：

其中，Y为多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，m₁＝T/4，m₂＝m₁+t₁,m₃＝m₂+T/4，m₄＝m₃+t₂，m₅＝m₄+T/4，m₆＝m₅+t₃，m₇＝m₆+T/4。

在该应用场景中，当第一停留时间t₁、第二停留时间t₂以及第三停留时间t₃均为零时，最终形成的摆动轨迹如图5所示。当均不为零时，焊接机器人在焊接过程中发生停留，此时最终形成的摆动轨迹如图6所示。

在另一应用场景中，运用如下正弦函数计算多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量：

其中，Y为多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，m₁＝T/4，m₂＝m₁+t₁,m₃＝m₂+T/4，m₄＝m₃+t₂，m₅＝m₄+T/4，m₆＝m₅+t₃，m₇＝m₆+T/4。

此时焊接机器人最终的摆动轨迹如图7所示。

从上述两个应用场景可知，当第一停留时间t₁、第二停留时间t₂以及第三停留时间t₃均不为零时，焊接机器人的摆动轨迹在一个循环内被分成8段：0～m₁、m₁～m₂、m₂～m₃、m₃～m₄、m₄～m₅、m₅～m₆、m₆～m₇以及m₇～cycle。其中，在m₃～m₄以及m₇～cycle段内焊接机器人均回到焊缝上。

同时从上述内容也可以看出，在每个摆动循环结束时，焊接机器人会回到焊缝上，通常出于工艺的要求，焊接机器人在焊接结束后要求其回到焊缝上，即要求焊接时长是一个摆动循环的时长cycle的整数倍，但是在一应用场景中，当用户不直接输入焊接时长时，例如焊接机器人根据用户输入的焊接起点的位姿、焊接终点的位姿以及焊接速度而计算出焊接时长时，该焊接时长可能不是一个摆动循环的整数倍，那么在焊接结束时，焊接器可能会偏移焊缝，达不到预想的效果。因此为了解决该问题，保证在摆动轨迹结束的时候，焊接机器人能够正好运动到焊缝上，本实施方式中的方法还包括：

S160：计算duration与round(duration/cycle)*cycle的差值，并将差值记为mini_cycle。

S170：判断mini_cycle是否为0，若mini_cycle为0，则按照公式二或公式三确定多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，否则判断mini_cycle与m₇的大小。

S180：若mini_cycle大于等于m₇，则按照公式二或公式三确定对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，否则对插补时间点大于(duration-mini_cycle)的至少部分第一轨迹点缩小摆动周期和摆动振幅，以计算对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量。

具体地，round为向下取整函数，round(duration/cycle)*cycle为整个焊接过程中所有完整摆动循环的总时长。若mini_cycle为0，则说明焊接时长duration是摆动循环的时长cycle的整数倍，则焊接机器人在焊接结束时必然会回到焊缝上，进而按照公式二或公式三确定多个第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量。如果mini_cycle不为0，则说明最后一摆动循环不是完整的一个摆动循环，此时存在焊接机器人在结束时不会回到焊缝上的可能性，因此我们需要在最后一个摆动循环内使焊接机器人回到焊缝上，即在最后一个摆动循环内使焊接机器人进行“归零摆动”，其中归零摆动的时长为mini_cycle，起始时间点为(duration-mini_cycle)，即当插补时间点小于(duration-mini_cycle)时，焊接机器人按照公式二或三正常摆动，当插补时间点大于(duration-mini_cycle)时，焊接机器人进行归零摆动。

同时从上述内容可以看出，焊接机器人在m₇～cycle段内会回到焊缝上，因此当mini_cycle大于等于m₇时，此时虽然最后一个摆动循环不是一个完整的摆动循环，但是焊接机器人在焊接结束时依然能够回到焊缝上，因此此时焊接机器人在进行归零摆动时，依然正常摆动，即按照公式二或公式三确定对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量。

当mini_cycle小于m₇时，此时焊接机器人在焊接结束时不会回到焊缝上，则对至少部分第一轨迹点缩小摆动周期和摆动振幅，以计算对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，也就是说，相比之前正常摆动，焊接机器人在进行归零摆动时，其周期、振幅会减小，以保证最后停止焊接时能够回到焊缝上。

在一应用场景中，步骤S180中对插补时间点大于(duration-mini_cycle)的至少部分第一轨迹点缩小摆动周期和摆动振幅，以计算对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量的步骤，包括：

S181：判断mini_cycle与m₃的大小。

S182：若mini_cycle大于m₃，则对插补时间点大于(duration-mini_cycle)且对应在一个摆动循环内的时间点小于等于m₃的第一轨迹点，按照公式二或三确定对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，而对插补时间点大于(duration-mini_cycle)且对应在一个摆动循环内的时间点大于m₃且小于等于m₇的第一轨迹点，缩小摆动周期和摆动振幅，以计算对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量。

S183：若mini_cycle大于0且小于m₃，则对插补时间点大于(duration-mini_cycle)的第一轨迹点，缩小摆动周期和摆动振幅，以计算对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量。

具体地，当mini_cycle大于等于m₃小于m₇时，焊接机器人在进行归零摆动时依然能够完成正常摆动的0～m₃阶段，因此在进行归零摆动时，对于对应在一个摆动循环内的时间点小于等于m₃的第一轨迹点，依旧按照公式二或三计算对应的偏移增量，对于对应在一个摆动循环内的时间点大于m₃且小于等于m₇的第一轨迹点，缩小缩小摆动周期和摆动振幅，具体地，当mini_cycle大于等于m₃等于小于m₇时，按照如下公式四或五确定对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量：

其中，n₁＝m₃+0.25*T_min，n₂＝n₁+2*T_min/cycle*t₃，n₃＝n₂+0.25*T_min，n₄＝n₃+2*T_min/cycle*t₂，A_min＝A*(2*T_min/cycle)，T_min＝2^*((mini_cycle-m₃)-2^*(mini_cycle-m₃)/cycle^*t₃)。

从上述公式四或五可以看出，其在0～m₃段内时，偏移增量的计算方式依然与上述公式二或三相同，当t>m₃时，缩小摆动周期与摆动幅度以计算偏移增量。

当mini_cycle小于m₃时，焊接机器人在进行归零摆动时，直接缩小摆动周期与摆动振幅，具体地，按照如下公式六或七确定对应的第二轨迹点在摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量：

其中，p₁＝0.25*T_min，p₂＝p₁+2*T_min/cycle*t₁，p₃＝p₂+0.25*T_min，p₄＝p₃+2*T_min/cycle*t₂，A_min＝A*(2*T_min/cycle)，T_min＝2*(mini_cycle-2*mini_cycle/cycle*t₁)。

从上述内容可以看出，通过本实施方式中的方法可以保证焊接机器人在焊接最后回到焊缝上，达到预期的摆动轨迹。

其中，在其他实施方式中，当需要焊接机器人进行归零摆动而回到焊缝上时，可以无需判断mini_cycle与m₇、m₃的大小，而是对插补时间点大于(duration-mini_cycle)的第一轨迹点而言，直接缩小摆动周期与摆动振幅，即焊接机器人在进行归零摆动时，相比前面正常摆动而言，直接缩小周期与振幅以进行摆动，保证最后能够回到焊缝上。

参阅图8，图8是本申请焊接机器人一实施方式的结构示意图。焊接机器人200包括处理器210、存储器220以及通信电路230，处理器210分别耦接存储器220以及通信电路230，处理器210在工作时控制自身以及存储器220、通信电路230实现上述摆动轨迹的规划方法中的步骤，详细的规划方法可参见上述实施方式，在此不再赘述。

参阅图9，图9是本申请具有存储功能的装置一实施方式的结构示意图。具有存储功能的装置300存储有程序数据310，程序数据310能够被执行以实现上述摆动轨迹的规划方法中的步骤，详细的规划方法可参见上述实施方式，在此不再赘述。

总而言之，本申请焊接机器人摆动轨迹的规划方法将焊接机器人的摆动轨迹进行了拆分，拆分为焊缝轨迹和偏移轨迹，相比现有技术无需将每个转折点作为示教终点，计算简单，另外，多个第二轨迹点在摆动坐标系下形成位于XOY平面的直线偏移轨迹，直线偏移轨迹与Y轴平行且从Y轴正半轴延伸至Y轴负半轴，可以实现焊接机器人的平面三角摆运动。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种焊接机器人摆动轨迹的规划方法，其特征在于，所述方法包括：

确定焊缝上多个第一轨迹点在工件坐标系下的第一位置坐标和第一姿态坐标；

确定多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标，其中，多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点相对所述焊缝存在偏移增量，且多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下形成位于XOY平面的直线偏移轨迹，所述直线偏移轨迹与Y轴平行且从Y轴正半轴延伸至Y轴负半轴；

将所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下的位置坐标转换为在所述工件坐标系下的第二位置坐标；

叠加所述第一轨迹点的所述第一位置坐标与对应的所述第二轨迹点的所述第二位置坐标，得到与所述第一轨迹点对应的插补点在所述工件坐标系下的位置坐标，其中，所述插补点的姿态坐标为所述第一姿态坐标；

根据所述插补点的位置坐标和姿态坐标确定规划后的摆动轨迹；

其中，所述摆动坐标系为工具坐标系，其原点为焊枪的端点，X轴方向为所述焊枪的前进方向、Y轴方向为所述焊枪的摆动方向，Z轴方向为所述焊枪的枪头方向；或，所述摆动坐标系为工具路径坐标系，其原点为所述焊枪的端点，X轴方向为所述焊缝的切线方向，Y轴方向由所述工具路径坐标系的X轴方向与所述工具坐标系的Z轴方向叉乘确定，Z轴方向由所述工具路径坐标系的X轴方向与Y轴方向叉乘确定。

2.根据权利要求1所述的规划方法，其特征在于，所述确定多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在摆动坐标系下的位置坐标，包括：

获取焊接时长duration、摆动周期T、摆动振幅A、第一停留时间t₁、第二停留时间t₂以及第三停留时间t₃；

计算多个所述第一轨迹点各自的插补时间点；

按照如下公式一计算多个所述第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点：

公式一：t＝time-round(time/cycle)*cycle，其中，t为多个所述第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点，time为多个所述第一轨迹点各自的插补时间点，round为向下取整函数，cycle为一个摆动循环的时长，cycle＝T+t₁+2*t₂+t₃；

以多个所述第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点为自变量，运用正比例函数或正弦函数计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量；

确定多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下的位置坐标。

3.根据权利要求2所述的规划方法，其特征在于，所述以多个所述第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点为自变量，运用正比例函数计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量的步骤，包括：

按照如下公式二计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量：

公式二：

其中，Y为多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，m₁＝T/4，m₂＝m₁+t₁，m₃＝m₂+T/4，m₄＝m₃+t₂，m₅＝m₄+T/4，m₆＝m₅+t₃，m₇＝m₆+T/4。

4.根据权利要求2所述的规划方法，其特征在于，所述以多个所述第一轨迹点各自在一个摆动循环内的时间点为自变量，运用正弦函数计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量的步骤，包括：

按照如下公式三计算多个所述第一轨迹点各自对应的所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量：

公式三：

其中，Y为多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，m₁＝T/4，m₂＝m₁+t₁,m₃＝m₂+T/4，m₄＝m₃+t₂，m₅＝m₄+T/4，m₆＝m₅+t₃，m₇＝m₆+T/4。

5.根据权利要求3或4所述的规划方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算duration与round(duration/cycle)*cycle的差值，并将所述差值记为mini_cycle；

判断mini_cycle是否为0，若mini_cycle为0，则按照所述公式二或公式三确定多个所述第一轨迹点各自对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，否则判断mini_cycle与m₇的大小；

若mini_cycle大于等于m₇，则按照所述公式二或公式三确定对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，否则对插补时间点大于(duration-mini_cycle)的至少部分第一轨迹点缩小所述摆动周期和所述摆动振幅，以计算对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量。

6.根据权利要求5所述的规划方法，其特征在于，所述对插补时间点大于(duration-mini_cycle)的至少部分第一轨迹点缩小所述摆动周期和所述摆动振幅，以计算对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量的步骤，包括：

判断mini_cycle与m₃的大小；

若mini_cycle大于m₃，则对插补时间点大于(duration-mini_cycle)且对应在一个摆动循环内的时间点小于等于m₃的第一轨迹点，按照所述公式二或三确定对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量，而对插补时间点大于(duration-mini_cycle)且对应在一个摆动循环内的时间点大于m₃且小于等于m₇的第一轨迹点，缩小所述摆动周期和所述摆动振幅，以计算对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量；

若mini_cycle大于0且小于m₃，则对插补时间点大于(duration-mini_cycle)的第一轨迹点，缩小所述摆动周期和所述摆动振幅，以计算对应的第二轨迹点在所述摆动坐标系下沿Y轴的偏移增量。

7.根据权利要求3或4所述的规划方法，其特征在于，第一停留时间t₁、第二停留时间t₂以及第三停留时间t₃相等，均为零或均不为零。

8.根据权利要求1所述的规划方法，其特征在于，所述将所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下的位置坐标转换为在所述工件坐标系下的第二位置坐标，包括：

将所述第二轨迹点在所述摆动坐标系下的位置坐标左乘所述工件坐标系相对所述摆动坐标系的转换矩阵而得到所述第二轨迹点在所述工件坐标系下的所述第二位置坐标。

9.一种焊接机器人，其特征在于，包括处理器、存储器以及通信电路，所述处理器分别耦接所述存储器以及所述通信电路，所述处理器在工作时控制自身以及所述存储器、所述通信电路实现如权利要求1-8任一项所述方法中的步骤。

10.一种具有存储功能的装置，其特征在于，存储有程序数据，所述程序数据能够被执行以实现如权利要求1-8任一项所述方法中的步骤。