CN111037565A - 一种机器人离线打磨轨迹处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种机器人离线打磨轨迹处理方法，包括以下步骤；S1、路径提取，对机器人离线打磨轨迹路径进行提取，得到路径点参数；S2、姿态转换，S3、姿态分拣，将路径点的姿态转化为通用轴下的角度；S4、打磨轨迹识别，S5、打磨路径点参数提取，对路径点组分别进行起止点与过渡点的参数保存，得到打磨路径点；S6、精度对比，将步骤S5得到的打磨路径点与步骤S1的路径点进行对比，生成轨迹对比图像；S7、rapid文件生成，S8、路径仿真；通过对轨迹特征点提取可有效减少离线打磨点组数目，得到的打磨点组的轨迹与初始点组的轨迹曲线贴合度良好，生成的rapid文件可在robotstudio软件下生成工件打磨轨迹。
Description
技术领域
本发明涉及机器人打磨技术领域，具体是一种机器人离线打磨轨迹处理方法。
背景技术
机器人离线打磨是通过软件对打磨工件的三维模型进行扫描并通过软件配套算法对工件打磨区域进行轨迹拟合，最后生成打磨轨迹曲线。该技术可有效地改善传统人工对工件打磨带来的成本高昂、效率低下等问题。
但是，目前的离线打磨轨迹存在以下缺陷：一、离线打磨系统生成点组的数目繁多、且排列无序；二、无法验证离线打磨系统生成点组通过机器人的可执行性；三、无法保证优化后的点组轨迹精度满足工件实际打磨要求。
例如《一种基于离线编程的工件自动打磨加工方法》（申请号201811612771.0）的专利是通过扫描对比、差异补偿等算法实现对加工工件的表面精准化处理，虽然实现了对工件表面的标准化处理，但未对打磨轨迹进行优化处理，无法保证机器人在执行打磨工序的精度与稳定性要求；《一种基于人机协作的大型铸件清理打磨方法》（申请号201810426912.3）的专利通过人机协作解决了大型铸件的打磨工作，但并未对打磨过程中打磨头的姿态变化进行处理，无法避免打磨头与工件本身的干涉问题；《一种实现六轴抛光打磨机械臂离线编程的方法和装置》（申请号201310750143.X）的专利通过算法生成打磨轨迹并通过六轴机器人实现了打磨工序，但是该发明并未对打磨轨迹进行类型甄别和特征点选取，无法进一步提高机器人在执行打磨工序时的工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机器人离线打磨轨迹处理方法，该方法能够对离线打磨轨迹进行优化，满足打磨的轨迹精度要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种机器人离线打磨轨迹处理方法，包括以下步骤；
S1、路径提取，
对机器人离线打磨轨迹路径进行提取，得到路径点参数；
S2、姿态转换，
对得到的路径点进行姿态转换，将路径点四元数形式的姿态数据转化为欧拉角数据形式；
S3、姿态分拣，
将路径点的姿态转化为通用轴下的角度；
S4、打磨轨迹识别，
将路径点的轨迹类型进行分类，分为圆弧与直线两种类型，得到路径点组；
S5、打磨路径点参数提取，
对路径点组分别进行起止点与过渡点的参数保存，得到打磨路径点。
进一步的，所述方法还包括步骤：
S6、精度对比，
将步骤S5得到的打磨路径点与步骤S1的路径点进行对比，生成轨迹对比图像。
进一步的，所述方法还包括步骤：
S7、rapid文件生成，
将打磨路径点生成robotstudio可识别的rapid文件；
S8、路径仿真，
根据生成的rapid文件在robotstudio中生成工件实际的打磨路径以及打磨头的位姿。
进一步的，步骤S4直线识别时采用空间直线公式：
公式（1）中x、y、z为位置坐标点参数，k为直线斜率。
进一步的，步骤S4圆弧识别时采用空间圆弧公式：
公式（2）中x、y、z为位置坐标点参数，R为圆弧半径。
进一步的，步骤S4对圆弧识别后还包含圆弧修正步骤，圆弧修正使圆弧轨迹的中间点与初始点的连线与初始点与末端点的连线形成的夹角大于 1º。
本发明的有益效果是，通过对轨迹特征点提取可有效减少离线打磨点组数目，得到的打磨点组的轨迹与初始点组的轨迹曲线贴合度良好，生成的rapid文件可在robotstudio软件下生成工件打磨轨迹。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明生成的打磨路径点与初始路径点的轨迹对比图；
图3是本发明生成的打磨轨迹仿真图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种机器人离线打磨轨迹处理方法，包括以下步骤；
S1、路径提取，
对机器人离线打磨轨迹路径进行提取，得到路径点参数，并生成txt文件；
S2、姿态转换，
对得到的路径点进行姿态转换，将路径点四元数形式的姿态数据转化为欧拉角数据形式；
S3、姿态分拣，
由于生成的欧拉角的姿态数据无法直观展现轨迹相邻各点的姿态变化情况，因此将路径点的姿态转化为通用轴下的角度， 并筛除姿态变化超出阈值范围的点；
S4、打磨轨迹识别，
将路径点的轨迹类型进行分类，分为圆弧与直线两种类型，得到路径点组；
直线识别时采用空间直线公式：
公式（1）中x、y、z为位置坐标点参数，k为直线斜率；
判断方法为选取点集中前两组数据求解k值作为判断标准，然后依次选择点集中的点与第一组点联合求解k值并进行对比，若k值相等，则将该组点放置同组直线轨迹中，若不等，则进行下一阶段的判断；由于实际工况下的直线轨迹点集无法完全符合公式（1）的要求，因此在此基础上采取了阈值的放宽的处理方法，即待处理点带入公式中得到的k值与初始k值的误差在一定的区间内，同样将该组点纳入本段直线轨迹中；
圆弧识别时采用空间圆弧公式：
公式（2）中x、y、z为位置坐标点参数，R为圆弧半径；
由于在robotstudio中采用movec函数实现圆弧轨迹时要求圆弧轨迹的中间点和初始点的连线与初始点和末端点的连线形成的夹角大于 1º，因此在对圆弧识别后对圆弧进行修正，使圆弧轨迹的中间点与初始点的连线与初始点与末端点的连线形成的夹角大于 1º；
S5、打磨路径点参数提取，
对路径点组分别进行起止点与过渡点的参数保存，得到打磨路径点；
S6、精度对比，
将步骤S5得到的打磨路径点与步骤S1的路径点进行对比，生成轨迹对比图像，如图2所示，可见得到的打磨点组的轨迹与初始点组的轨迹曲线贴合度良好；
S7、rapid文件生成，
将打磨路径点生成robotstudio可识别的rapid文件；
S8、路径仿真，
结合图3所示，根据生成的rapid文件在robotstudio中生成工件实际的打磨路径以及打磨头的位姿。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种机器人离线打磨轨迹处理方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1、路径提取，
对机器人离线打磨轨迹路径进行提取，得到路径点参数；
S2、姿态转换，
对得到的路径点进行姿态转换，将路径点四元数形式的姿态数据转化为欧拉角数据形式；
S3、姿态分拣，
将路径点的姿态转化为通用轴下的角度；
S4、打磨轨迹识别，
将路径点的轨迹类型进行分类，分为圆弧与直线两种类型，得到路径点组；
S5、打磨路径点参数提取，
对路径点组分别进行起止点与过渡点的参数保存，得到打磨路径点。
2.根据权利要求1所述的一种机器人离线打磨轨迹处理方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
S6、精度对比，
将步骤S5得到的打磨路径点与步骤S1的路径点进行对比，生成轨迹对比图像。
3.根据权利要求1或2所述的一种机器人离线打磨轨迹处理方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
S7、rapid文件生成，
将打磨路径点生成robotstudio可识别的rapid文件；
S8、路径仿真，
根据生成的rapid文件在robotstudio中生成工件实际的打磨路径以及打磨头的位姿。
4.根据权利要求1所述的一种机器人离线打磨轨迹处理方法，其特征在于，步骤S4直线识别时采用空间直线公式：
公式（1）中x、y、z为位置坐标点参数，k为直线斜率。
5.根据权利要求1所述的一种机器人离线打磨轨迹处理方法，其特征在于，步骤S4圆弧识别时采用空间圆弧公式：
公式（2）中x、y、z为位置坐标点参数，R为圆弧半径。
6.根据权利要求1所述的一种机器人离线打磨轨迹处理方法，其特征在于，步骤S4对圆弧识别后还包含圆弧修正步骤，圆弧修正使圆弧轨迹的中间点与初始点的连线与初始点与末端点的连线形成的夹角大于 1º。
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