CN114115113B - 一种基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法 - Google Patents

一种基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，涉及到弯管加工技术领域，包括：S1、定义机器人转管与对应旋转夹持器转管的角度；S2、输入管件的XYZ图纸坐标以及管件夹持点的XYZ数据；S3、然后计算管件的YBC值；S4、计算左侧弯折点以及右侧折弯点的旋转夹持器工作空间；S5、将每个折弯点旋转夹持器的工作空间进行排列，并找出左侧弯折点以及右侧折弯点旋转夹持器的工作空间的共同工作空间和非共同工作空间；S6、自动搜索非连续工作空间和非共同工作空间的旋转夹持器的旋转角度；S7、自动获得弯管轨迹工艺排布；S8、根据弯管轨迹工艺排布生成弯管轨迹。能够实现长管件双机器人弯管轨迹自动编程，大幅提示管件的生产效率。

Description

一种基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法
技术领域
本发明涉及到弯管加工技术领域，尤其涉及到一种基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法。
背景技术
目前，常见的弯管加工系统由操作人工和弯管机组成。其中人工进行上下料，由弯管机弯管。传统的弯管机结构如图1所示，管件上料后由弯管机进给小车夹紧并进行送料，人工把管件放料到位后，由夹紧模和压模夹紧管件；夹紧到位后，夹紧模围绕管模体转动给定的角度，同时进给小车向前推送管件，管件实现弯曲变形。完成每道弯的弯管过程后，夹紧模、压模、进给小车松夹，操作人工将完成的管件取走完成下料过程。
对于如图2所示的长管料，传统方式采用人工配合手动或者液压夹具进行产品的弯管，特别是手动弯管夹具，人工投入大，效率低，劳动力成本高，针对目前招工难的问题，企业亟待改善生产工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，用于解决上述技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，所述生成方法包括：
S1、定义机器人转管与对应旋转夹持器转管的角度；
S2、输入管件的XYZ图纸坐标以及管件夹持点的XYZ数据；
S3、机器人包括左侧机器人和右侧机器人，然后计算管件的YBC值，并分配左侧机器人和右侧机器人的弯管位置；
S4、计算左侧弯折点以及右侧折弯点的旋转夹持器工作空间；
S5、将左侧弯折点以及右侧折弯点旋转夹持器的工作空间进行排列，并找出左侧弯折点以及右侧折弯点旋转夹持器的工作空间的共同工作空间和非共同工作空间；
S6、自动搜索非连续工作空间和非共同工作空间的旋转夹持器的旋转角度；
S7、自动获得弯管轨迹工艺排布；
S8、根据弯管轨迹工艺排布生成弯管轨迹。
作为优选，在S4中，需要根据左侧机器人和右侧机器人转管可达范围计算左侧弯折点以及右侧折弯点的旋转夹持器工作空间。
作为优选，在S3，左侧机器人和右侧机器人的弯管位置分配完成后，将所有管件B值由相对坐标转换为绝对坐标。
作为优选，在S5中，需要自动搜索若干个弯折点的连续工作空间，找出非连续工作空间和非共同工作空间，然后再进入S6。
作为优选，在S6中，需要判断旋转夹持器的旋转角度是否为最小运动角度，若是则进入S7，若否，则重复S6。
作为优选，左侧弯折点旋转夹持器的工作空间计算公式为：
R1-B1i＝Bi左
其中，R1为左侧机器人，B1i为左侧弯折点，Bi左为左侧弯折点旋转夹持器的工作空间，i为工步数量。
作为优选，右侧弯折点旋转夹持器的工作空间计算公式为：
R2-B2i＝Bi右
R2为右侧机器人，B2i为右侧弯折点，Bi右为右侧弯折点旋转夹持器的工作空间，i为工步数量。
作为优选，左侧机器人与右侧机器人的用户坐标系一致，左侧机器人与右侧机器人的工具坐标系一致。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明中的有效解决机器人弯管轨迹自动编程问题，实现长管件双机器人弯管轨迹自动编程，使得机器人弯管编程更加简易化、智能化，易用化，程序调试更方便，简洁，实现管件生产的自动化、柔性化、易用化，大幅提示管件的生产效率。
附图说明
图1是传统的弯管机结构示意图；
图2是长汽车空调管或刹车管；
图3是本发明基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法的流程图；
图4是本发明中的双机器人弯管系统的布局示意图；
图5是本发明中的双机器人弯管系统的结构示意图；
图6是本发明中的单区间和双区间的定义及种类图。
图中：1、左侧机器人；2、右侧机器人；3、行走轴导轨；4、管件；5、旋转夹持器；6、弯管机；7、进给小车；8、夹紧模；9、压模；10、管模。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是传统的弯管机结构示意图；图2是长汽车空调管或刹车管；图3是本发明基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法的流程图；图4是本发明中的双机器人弯管系统的布局示意图；图5是本发明中的双机器人弯管系统的结构示意图；图6是本发明中的单区间和双区间的定义及种类图，请参见图1至图6所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，生成方法包括：
S1、定义机器人转管与对应旋转夹持器5转管的角度；
S2、输入管件4的XYZ图纸坐标以及管件4夹持点的XYZ数据；
S3、机器人包括左侧机器人1和右侧机器人2，然后计算管件4的YBC值，并分配左侧机器人1和右侧机器人2的弯管位置；其中，Y代表送料长度、B代表旋转角度、C代表弯曲角度。
S4、计算左侧弯折点以及右侧折弯点的旋转夹持器5工作空间；
S5、将左侧弯折点以及右侧折弯点旋转夹持器5的工作空间进行排列，并找出左侧弯折点以及右侧折弯点旋转夹持器5的工作空间的共同工作空间和非共同工作空间；
S6、自动搜索非连续工作空间和非共同工作空间的旋转夹持器5的旋转角度；
S7、自动获得弯管轨迹工艺排布；
S8、根据弯管轨迹工艺排布生成弯管轨迹。本实施例中，机器人设有两个，为左侧机器人1和右侧机器人2，两个机器人设置在同一个行走轴导轨3上，然后进行机器人行走轴导轨3零位标定，机器人用户坐标系与工具坐标系标定，保证两个机器人用户坐标系一致，工具坐标系一致，两个机器人为对称式布局。然后导入弯管的数据，根据管件4数模，提取管件4XYZ数据，确认管件4夹持点XYZ数据，管件4夹持点位置与用户坐标系重合。在输入管件4XYZ数据后，轨迹编程软件将自动计算单区间与双区间，自动计算最小旋转夹持器5的旋转次数与位置，确认机器人可达轨迹，完成双机器人弯管轨迹编程。然后机器人根据弯管轨迹编程，自动完成管件4抓料，弯管，下料动作，完成管件4的生产。
如图4和图5所示，本实施例中的双机器人弯管系统包括行走轴导轨3以及设置在行走轴导轨3上的左侧机器人1和右侧机器人2，在左侧机器人1和右侧机器人2之间设有旋转夹持器5，旋转夹持器5上夹设有管件4，而左侧机器人1和右侧机器人2相对旋转夹持器5对称设置，左侧机器人1和右侧机器人2的手臂末端均设有一个弯管机6，在图4所示方向中，旋转夹持器5的垂直正上方为绝对零位(零点位置)，旋转夹持器5的旋转反向为顺时针，旋转夹持器5运动范围定义为(-180,180)。根据图4中进行说明，左侧机器人1为，右侧机器人2为。左侧为左侧机器人1根据每个弯点(Y，B，C)计算出对应的旋转夹持器5的绝对B角度，右侧为右侧机器人2根据每个弯点(Y，B，C)计算出对应的旋转夹持器5的绝对B角度(B角度是指旋转夹持器5旋转的角度，绝对位置)。左侧机器人1与右侧机器人2转管的角度范围一致。
进一步，作为一种较佳的实施方式，在S4中，需要根据左侧机器人1和右侧机器人2转管可达范围计算左侧弯折点以及右侧折弯点的旋转夹持器5工作空间。
进一步，作为一种较佳的实施方式，在S3，左侧机器人1和右侧机器人2的弯管位置分配完成后，将所有管件B值(B是指管件转管角度，相对角度)由相对坐标转换为绝对坐标。
进一步，作为一种较佳的实施方式，在S5中，需要自动搜索若干个弯折点的连续工作空间，找出非连续工作空间和非共同工作空间，然后再进入S6。
进一步，作为一种较佳的实施方式，在S6中，需要判断旋转夹持器5的旋转角度是否为最小运动角度，若是则进入S7，若否，则重复S6。
进一步，作为一种较佳的实施方式，左侧弯折点旋转夹持器5的工作空间计算公式为：
R1-B1i＝Bi左
其中，R1为左侧机器人，B1i为左侧弯折点，Bi左为左侧弯折点旋转夹持器的工作空间，i为工步数量。
进一步，作为一种较佳的实施方式，右侧弯折点旋转夹持器5的工作空间计算公式为：
R2-B2i＝Bi右
R2为右侧机器人，B2i为右侧弯折点，Bi右为右侧弯折点旋转夹持器的工作空间，i为工步数量。本实施例中，每个工步根据机器人转管运动可达，针对左侧折弯点，定义旋转夹持器5每个工步的运动角度为，针对右侧折弯点，定义旋转夹持器5每个工步的运动角度为，i为工步数量，且i＝1～n。左右两侧计算出的旋转夹持器5有共同的工作区间称为单区间，没有共同工作区间的为双区间。
本实施例中，左侧机器人1和右侧机器人2转管角度为固定不变值，将根据左右每个折弯点值和机器人转管角度范围，在保持机器人转管和旋转夹持器5转角一致情况下，可以求取所有机器人可达的每个工步的工作区间。例如上述的两个公式可以求出左侧弯折点旋转夹持器5的工作空间以及右侧弯折点旋转夹持器5的工作空间。
如图6所示，图6是对每个工步工作空间可能性的描述，其中，工步1为单区间，工步5为双区间，整个工作区间总体分为四种情况，第一种为：与为单区间，且每个工步之间有共同工作区域，如图6中的工步1到工步3；第二种为：每个工步为单区间，但工步之间没有连续工作区间，如工步3到工步4；第三种为：双区间，如工步5，没有共同的工作区间。第四种为：连续双区间，如工步6，没有共同的工作区间。对于区间的选择，可以根据如下方法进行选择：
一、对于几个连续工步，如果全是连续单区间，则取出共同的工作区间的中间角度作为确定旋转夹持器5旋转角度。因此这些连续的区间可以合并成由首尾两个单区间组成的相邻区间；
二、对于几个连续工步，如果是非连续的单区间，则采用旋转夹持器5旋转最小角度来确认工步之间旋转夹持器5旋转角度的确定。
三、对于双区间，每一个双区间可以拆分成两个连续的单区间，拆分方法有两种：(1)每测工步与工步之间的单区间先求出共同的工作区间，计算最小的旋转夹持器5角度，再分步由旋转夹持器5旋转完成；旋转夹持器5根据上下多个双区间选择角度，减少运动步数。(2)将每个单步的双区间都拆分为单区间，确定旋转夹持器5旋转角度，每个工步旋转夹持器5旋转两步。由上述三种方法的操作，每个工步变成了连续的单区间，因此仅需考虑每一个双区间拆分成两个单区间的拆法，考虑相邻的三个区间即可得到最优解。
进一步，作为一种较佳的实施方式，左侧机器人1与右侧机器人2的用户坐标系一致，左侧机器人1与右侧机器人2的工具坐标系一致。本发明中提供的智能弯管轨迹的生成方法能够解决长管件4柔性化、自动化弯管生产问题，实现长管件4弯管工序的自动拆分，弯管工序左右机器人分配，双机器人弯管轨迹的自动生成，且机器人弯管编程得到简易化、智能化，易用化，程序调试更方便，简洁；同时系统整体布局紧凑、柔性度高，适合于不同长度管件4的混线生产以及上料、弯管、下料整线的集成，对接管件4上下游生产。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，其特征在于，所述生成方法包括：
S1、定义机器人转管与对应旋转夹持器转管的角度；
S2、输入管件的XYZ图纸坐标以及管件夹持点的XYZ数据；
S3、机器人包括左侧机器人和右侧机器人，然后计算管件的YBC值，并分配左侧机器人和右侧机器人的弯管位置；
S4、计算左侧弯折点以及右侧折弯点的旋转夹持器工作空间；
S5、将左侧弯折点以及右侧折弯点旋转夹持器的工作空间进行排列，并找出左侧弯折点以及右侧折弯点旋转夹持器的工作空间的共同工作空间和非共同工作空间；
S6、自动搜索非连续工作空间和非共同工作空间的旋转夹持器的旋转角度；
S7、自动获得弯管轨迹工艺排布；
S8、根据弯管轨迹工艺排布生成弯管轨迹；
左侧弯折点旋转夹持器的工作空间计算公式为：
R1-B1i＝Bi左
其中，R1为左侧机器人，B1i为左侧弯折点，Bi左为左侧弯折点旋转夹持器的工作空间，i为工步数量。
2.如权利要求1所述的基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，其特征在于，在S4中，需要根据左侧机器人和右侧机器人转管可达范围计算左侧弯折点以及右侧折弯点的旋转夹持器工作空间。
3.如权利要求1所述的基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，其特征在于，在S3，左侧机器人和右侧机器人的弯管位置分配完成后，将所有管件B值由相对坐标转换为绝对坐标。
4.如权利要求1所述的基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，其特征在于，在S5中，需要自动搜索若干个弯折点的连续工作空间，找出非连续工作空间和非共同工作空间，然后再进入S6。
5.如权利要求1所述的基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，其特征在于，在S6中，需要判断旋转夹持器的旋转角度是否为最小运动角度，若是则进入S7，若否，则重复S6。
6.如权利要求1所述的基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，其特征在于，右侧弯折点旋转夹持器的工作空间计算公式为：
R2-B2i＝Bi右
R2为右侧机器人，B2i为右侧弯折点，Bi右为右侧弯折点旋转夹持器的工作空间，i为工步数量。
7.如权利要求1所述的基于双机器人弯管系统的智能弯管轨迹的生成方法，其特征在于，左侧机器人与右侧机器人的用户坐标系一致，左侧机器人与右侧机器人的工具坐标系一致。
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