CN115453971A - 圆弧摆动路径规划方法、装置及规划设备 - Google Patents

圆弧摆动路径规划方法、装置及规划设备 Download PDF

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CN115453971A CN202211170942.5A CN202211170942A CN115453971A CN 115453971 A CN115453971 A CN 115453971A CN 202211170942 A CN202211170942 A CN 202211170942A CN 115453971 A CN115453971 A CN 115453971A
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Abstract

本申请提供了一种圆弧摆动路径规划方法、装置及规划设备，涉及机器人技术领域。该方法包括：获得包括路径起点、路径终点、中间点各自坐标的路径规划参数；建立目标坐标系，目标坐标系的X轴根据路径起终点坐标确定，Z轴与路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标所在的目标平面垂直；在目标平面进行圆弧规划，获得多个圆弧位置规划结果；在目标坐标系下，在目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果；将圆弧位置规划结果与曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径。如此，通过坐标变换实现了圆弧摆动规划，实现简单、灵活，并且规划出的路径与焊缝贴合，可减少焊缝余高过高的情况。

Description

圆弧摆动路径规划方法、装置及规划设备
技术领域
本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种圆弧摆动路径规划方法、装置及规划设备。
背景技术
当前在一些特殊应用场合，会用到摆焊。比如，需要将圆筒焊件与平板焊件焊接在一起时，则可以通过摆焊实现。然而，目前的路径规划方式规划出的摆焊路径存在不与焊缝贴合的情况，并且由于焊缝余高过高会导致局部应力集中，容易焊接部位变形。
发明内容
本申请实施例提供了一种圆弧摆动路径规划方法、装置、规划设备及可读存储介质，其能够将目标坐标系中Y轴和/或Z轴方向的目标摆动形状的运动与圆弧运动结合，从而完成路径规划，该方式通过坐标变换实现了圆弧摆动规划，实现简单、灵活，并且规划出的路径与焊缝贴合，可减少焊缝余高过高的情况。
本申请的实施例可以这样实现：
第一方面，本申请实施例提供一种圆弧摆动路径规划方法，所述方法包括：
获得路径规划参数，其中，所述路径规划参数包括路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标；
根据所述路径规划参数建立目标坐标系，其中，所述目标坐标系的X轴根据所述路径起点坐标及所述路径终点坐标确定，所述目标坐标系的Z轴与所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标所在的目标平面垂直，所述目标坐标系的Y轴基于X轴及Z轴确定；
在所述目标平面进行圆弧规划，获得多个圆弧位置规划结果；
在所述目标坐标系下，在所述目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果；
将所述圆弧位置规划结果与所述曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径。
第二方面，本申请实施例提供一种圆弧摆动路径规划装置，所述装置包括：
参数获得模块，用于获得路径规划参数，其中，所述路径规划参数包括路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标；
坐标系建立模块，用于根据所述路径规划参数建立目标坐标系，其中，所述目标坐标系的X轴根据所述路径起点坐标及所述路径终点坐标确定，所述目标坐标系的Z轴与所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标所在的目标平面垂直，所述目标坐标系的Y轴基于X轴及Z轴确定；
第一规划模块，用于在所述目标平面进行圆弧规划，获得多个圆弧位置规划结果；
第二规划模块，用于在所述目标坐标系下，在所述目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果；
叠加模块，用于将所述圆弧位置规划结果与所述曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径。
第三方面，本申请实施例提供一种规划设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现前述实施方式所述的圆弧摆动路径规划方法。
第四方面，本申请实施例提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述实施方式所述的圆弧摆动路径规划方法。
本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划方法、装置、规划设备及可读存储介质，在获得包括路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标的路径规划参数的情况下，根据该路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标建立目标坐标系，并在目标平面进行圆弧规划以获得多个圆弧位置规划结果，以及在目标坐标系下，在目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果。其中，该目标坐标系的X轴由所述路径起点坐标及所述路径终点坐标确定，所述目标坐标系的Z轴与所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标所在的目标平面垂直，所述目标坐标系的Y轴基于X轴及Z轴确定。最后，将所述圆弧位置规划结果与所述曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径。如此，将目标坐标系中Y轴和/或Z轴方向的目标摆动形状的运动与圆弧运动结合，从而完成路径规划，该方式通过坐标变换实现了圆弧摆动规划，实现简单、灵活，并且规划出的路径与焊缝贴合，可减少焊缝余高过高的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为现有的路径规划效果示意图之一；
图2为现有的路径规划效果示意图之二；
图3为本申请实施例提供的规划设备的方框示意图；
图4为本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划方法的流程示意图之一；
图5为本申请实施例提供的参考点示意图；
图6为图4中步骤S140包括的子步骤的流程示意图之一；
图7本申请实施例提供的平面摆动规划效果的示意图；
图8为本申请实施例提供的平面圆弧摆动三角形的效果图；
图9为本申请实施例提供的平面圆弧摆动正弦形的效果图；
图10为图4中步骤S140包括的子步骤的流程示意图之二；
图11为本申请实施例的垂直摆动规划效果的示意图；
图12为本申请实施例提供的垂直圆弧摆动三角形的效果图；
图13为本申请实施例提供的垂直圆弧摆动正弦形的效果图；
图14为本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划方法的流程示意图之二；
图15为本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划方法的流程示意图之三；
图16为本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划装置的方框示意图之一；
图17为本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划装置的方框示意图之二。
图标：100-规划设备；110-存储器；120-处理器；130-通信单元；200-圆弧摆动路径规划装置；210-参数获得模块；220-坐标系建立模块；230-第一规划模块；240-第二规划模块；250-叠加模块；260-转换模块；270-指令生成模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
目前的摆焊路径规划方式如下：使机器人焊枪沿着圆弧焊缝方向做连续的空间三角形摆动，并不断向前移动，从而实现空间圆弧焊缝的三角摆动焊接，在运动内核上层进行插补规划，利用直线拟合圆弧焊缝的空间焊接路径。其路径规划效果如图1及图2所示，图1及图2中的Pstart、P1、P2、P3等为先规划出的顶点，该顶点为空间三角形的顶点。这种规划方式得到的焊接路径并不贴合焊缝，并且由于焊缝余高过高会导致局部应力集中，容易焊接部位变形。
针对该情况，本申请实施例提供了一种圆弧摆动路径规划方法、装置、规划设备及可读存储介质，根据路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标建立目标坐标系，然后将目标坐标系中Y轴和/或Z轴方向的目标摆动形状的运动与圆弧运动结合，从而完成路径规划，该方式通过坐标变换实现了圆弧摆动规划，实现简单、灵活，并且规划出的路径与焊缝贴合，可减少焊缝余高过高的情况。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图3，图3为本申请实施例提供的规划设备100的方框示意图。所述规划设备100可以是，但不限于，电脑、服务器、机器人的控制单元等。所述规划设备100包括存储器110、处理器120及通信单元130。所述存储器110、处理器120以及通信单元130各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
其中，存储器110用于存储程序或者数据。所述存储器110可以是，但不限于，态硬盘(Solid State Disk，SSD)、机械硬盘(Hard Disk Drive，HDD)、只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)等。
处理器120用于读/写存储器110中存储的数据或程序，并执行相应地功能。处理器120可以处理与本申请实施例所提供的圆弧摆动路径规划方法有关的信息和/或数据，以执行本申请描述的一个或多个功能。例如，处理器120可以获得路径规划参数，并根据路径规划参数规划出圆弧摆动路径，使用的方式通过坐标变换实现了圆弧摆动规划，实现简单、灵活，并且规划出的路径与焊缝贴合，可减少焊缝余高过高的情况。
通信单元130用于通过网络建立所述规划设备100与其它通信终端之间的通信连接，并用于通过所述网络收发数据。
应当理解的是，图3所示的结构仅为规划设备100的结构示意图，所述规划设备100还可包括比图3中所示更多或者更少的组件，或者具有与图3所示不同的配置。图3中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
请参照图4，图4为本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划方法的流程示意图之一。所述方法可应用于上述规划设备100。下面对圆弧摆动路径规划方法的具体流程进行详细阐述。在本实施例中，所述方法可以包括步骤S110～步骤S150。
步骤S110，获得路径规划参数。
在本实施例中，所述路径规划参数可以是用户手动输入所述规划设备的，也可以是从其他设备获得的，具体获得方式在此不进行具体限定。所述路径规划参数中包括路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标等。其中，可以仅包括一个中间点坐标。所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标，可以为基坐标系下的坐标。可以理解的是，在基于圆弧焊缝进行摆动时，该路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标为圆弧焊缝上的点的坐标。
比如，所述规划设备100为机器人，机器人的控制器与示教器通信连接，用户可手动对示教器进行操作，以使所述示教器确定出如图5所示的三个示教点：起点、中间点及终点，进而示教器可生成路径规划参数，并将该路径规划参数发送给机器人的控制器。
步骤S120，根据所述路径规划参数建立目标坐标系。
在得到所述路径规划参数的情况下，可根据该路径规划参数中的路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标建立目标坐标系。所述目标坐标系的X轴根据所述路径起点坐标及所述路径终点坐标确定，所述目标坐标系的Z轴与所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标所在的目标平面垂直，所述目标坐标系的Y轴基于X轴及Z轴确定。
步骤S130，在所述目标平面进行圆弧规划，获得多个圆弧位置规划结果。
可根据所述路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标确定出圆弧半径及圆心，然后在所述目标平面(即XY平面)基于圆弧半径及圆心进行圆弧规划，从而得到多个圆弧位置规划结果。一个圆弧位置规划结果为一个三维坐标。
其中，可以在所述基坐标系下进行圆弧规划，也可以在所述目标坐标系下进行圆弧规划，具体可以结合实际需求确定。当在所述基坐标系下进行圆弧规划时，在执行完步骤S110后即可执行步骤S130，步骤S120与步骤S130可并行执行，也可以分先后执行，在此不进行具体限定。当在所述目标坐标系下进行圆弧规划时，则在执行完步骤S120后再执行步骤S130。
步骤S140，在所述目标坐标系下，在所述目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果。
其中，所述目标摆动形状可以是默认的形状，也可以是所述路径规划参数要求的形状。在建立所述目标坐标系的情况下，在所述目标坐标系下，可根据实际情况确定在所述目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，从而获得多个曲线位置规划结果。一个曲线位置规划结果为一个三维坐标。其中，规划的曲线所在的方向可以是默认的，也可以是所述路径规划参数中要求的，确定规划的曲线所在的方向的具体方式可以结合实际需求设置。
步骤S150，将所述圆弧位置规划结果与所述曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径。
在获得圆弧位置规划结果及曲线位置规划结果的情况下，可将两种位置进行叠加，以得到圆弧摆动路径。具体叠加方式可以结合实际情况设置，只要可实现目标摆动形状的圆弧摆动即可。
在本实施例，将目标坐标系中Y轴和/或Z轴方向的目标摆动形状的运动与圆弧运动结合，从而完成路径规划。该方式通过坐标变换实现了圆弧摆动规划，实现简单、灵活，并且规划出的路径与焊缝贴合，可减少焊缝余高过高的情况。
可选地，作为一种可能的实现方式，所述路径规划参数中可以包括路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标、目标摆动幅度L及目标摆动频率F等。其中，所述目标摆动幅度L为所述目标摆动形状的摆动的幅度，所述目标摆动频率F为所述目标摆动形状的摆动频率。
比如，在所述规划设备为机器人的情况下，用户可通过示教器的示教界面进行示教，示教内容包括：圆弧摆动起点p1(x1,y1,z1)，中间点p2(x2,y2,z2)，终点p3(x3,y3,z3)，其分布形式包括但不限于图5所示；示教参数可以包括：摆动幅度L，摆动频率F。上述示教点的坐标可以为所述机器人的基坐标系下的坐标。可以理解的是，上述圆弧摆动起点即为路径起点，上述终点即为路径终点。
示教后，示教器可生成圆弧摆动指令下发给机器人的控制器执行，指令形式如下：
Lin(p1)；
WeaveStart(L,F)；
ARC(p2,p3)；
WeaveEnd(L,F)；
控制器在接收到圆弧摆动指令后，可从该圆弧摆动指令中确定三个示教点的坐标，然后建立目标坐标系。可将圆弧摆动起点p1作为目标坐标系的原点，由起点p1和终点p3确定目标坐标系的X轴；由p1、p2、p3三点确定圆弧平面法向量方向或法向量反方向，从而确定目标坐标系的Z轴，即与圆弧平面垂直且经过目标坐标系原点的方向为Z轴方向；最后，由上述目标坐标系的X轴和Z轴建立目标坐标系的Y轴。
可选地，在获得所述目标坐标系的情况下，还可以基于上述示教点各自在目标坐标系下的坐标及在基坐标系下的坐标，分析得到所述基坐标系与所述目标坐标系的变换关系。可以理解的是，上述变换关系的获得方式仅为举例方式，也可以通过其他方式获得该变换关系。可利用该变换关系实现目标坐标系下的坐标与基坐标系下的坐标之间的转换。
可选地，在已建立所述目标坐标系的情况下，可在所述目标坐标系下，在所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标所在的目标平面上进行圆弧规划，即在XY平面进行圆弧规划，以得到多个所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果parc(xarc,yarc,zarc)。
也可以在所述基坐标系下，在所述目标平面上进行圆弧规划，然后基于所述变换关系将得到的位置规划结果转换到所述目标坐标系下，以得到多个在所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果parc(xarc,yarc,zarc)，如此便于后续进行叠加。
其中，在进行圆弧规划时，可根据预设角速度进行圆弧规划。该预设角速度可以是所述路径规划参数中包括的，也可以是所述规划设备100中默认的，具体可以结合实际需求设置该预设角速度的确定方式。上述多个圆弧位置规划结果为不同时刻各自对应的圆弧位置规划结果。
可根据实际情况确定出所述目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向为需要进行曲线规划的方向，然后在所述目标坐标系下，在需要进行曲线规划的方向上基于所述目标摆动形状进行曲线规划，从而获得多个曲线位置规划结果pw(xw,yw,zw)。其中，所述目标摆动形状可以为三角形、正弦、余弦或者其他形状。
作为一种可能的实现方式，在需要进行曲线规划的方向为所述目标坐标系的Y轴或者Z轴方向时，即在所述目标坐标系的Y轴或者Z轴方向进行曲线规划时，可通过图6所示方式完成曲线规划。请参照图6，图6为图4中步骤S140包括的子步骤的流程示意图之一。在本实施例中，步骤S140可以包括子步骤S141～子步骤S142。
子步骤S141，在目标轴方向上，根据所述目标摆动形状、所述目标摆幅及所述目标摆动频率进行曲线规划，获得不同时刻对应的在目标轴上的坐标值。
子步骤S142，根据不同时刻对应的在所述目标轴上的坐标值，确定多个第一曲线位置规划结果。
在本实施例中，所述目标轴为所述目标坐标系的Y轴或者目标坐标系的Z轴，具体由实际情况确定。可在所述目标坐标系下，在所述目标轴方向上，根据所述目标摆动形状、所述目标摆幅及所述目标摆动频率进行曲线规划，从而得到不同时刻各自对应的在所述目标轴上的坐标值mw。由于规划出的位置是三维空间中的位置，因此可以基于规划出的在目标轴上的坐标值，确定出不同时刻对应的第一曲线位置规划结果。比如，将其他坐标轴上的坐标值标记为0，从而结合所述目标轴上的坐标值mw得到第一曲线位置规划结果。
比如，如图7所示，所述目标摆动形状为三角形，所述目标轴为Y轴，在所述目标坐标系下，在Y轴方向上，基于所述目标摆动频率及所述目标摆幅规划出不同时刻对应的y值。其中，图7中的周期T由所述目标摆动频率确定。在确定出y值后，将x值及z值设置为0，即可得到不同时刻对应的三角形曲线位置规划结果(0,yw,0)。
在得到第一曲线位置规划结果的情况下，可将同一时刻对应的在所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果及所述第一曲线位置规划结果按照第一预设公式叠加，获得该时刻对应的圆弧摆动位置规划结果。其中，所述第一预设公式为：
Figure BDA0003861083810000101
其中，P表示圆弧摆动位置规划结果，parc表示所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果，mw表示第一曲线位置规划结果目标轴上的坐标值，
Figure BDA0003861083810000102
表示圆弧位置规划结果对应的圆弧半径方向向量。
其中，圆弧位置规划结果对应的圆弧半径方向向量，可由所述目标坐标系下的圆弧圆心坐标p0(x0,y0,z0)及圆弧位置规划结果parc(xarc,yarc,zarc)计算得到，该计算过程可以表示为：
Figure BDA0003861083810000111
当在所述目标轴方向上以三角形进行曲线规划时，经过叠加得到的多个圆弧摆动位置规划结果对应的圆弧摆动路径可如图8所示，即呈现出平面圆弧摆动三角形的效果。圆弧摆动路径中包括多个圆弧摆动位置规划结果。
当所述目标摆动形状为正弦曲线时，可按照前述方式在目标轴方向上进行规划，然后按照上述叠加方式将规划出的第一曲线位置规划结果与圆弧位置规划结果进行叠加，从而得到图9所示的圆弧摆动路径，即呈现出平面圆弧摆动正弦形的效果。
作为另一种可能的实现方式，在需要进行曲线规划的方向为所述目标坐标系的Y轴及Z轴方向时，即在所述目标坐标系的Y轴及Z轴方向进行曲线规划时，可通过图10所示方式完成曲线规划。请参照图10，图10为图4中步骤S140包括的子步骤的流程示意图之二。在本实施例中，步骤S140可以包括子步骤S145～子步骤S146。
子步骤S145，根据所述目标摆动形状、所述目标摆幅及所述目标摆动频率，在第一目标轴方向上规划出所述目标摆动形状的一半，获得不同时刻对应的在第一目标轴上的第一坐标值，并在第二目标轴方向上规划所述目标摆动形状的另一半，获得不同时刻对应的在该第二目标轴上的第二坐标值。
子步骤S146，根据不同时刻对应的在所述第一目标轴上的第一坐标值及不同时刻对应的在所述第二目标轴上的第二坐标值，确定多个第二曲线位置规划结果。
其中，所述第一目标轴与所述第二目标轴不同，所述第一目标轴与所述第二目标轴对应所述Y轴及所述Z轴。在所述第一目标轴为所述目标坐标系的Y轴时，所述第二目标轴为所述目标坐标系的Z轴；在所述第一目标轴为所述目标坐标系下的Z轴时，所述第二目标轴为所述目标坐标系的Y轴。
可将一个周期内的一个目标摆动形状平均分为两部分，一部分基于所述目标摆幅及所述目标摆动频率在所述第一目标轴方向上规划出来，以得到不同时刻对应的在第一目标轴上的第一坐标值，进而基于各第一坐标值确定出对应的位于三维空间的第二曲线位置规划结果。
同理，另一部分则可以基于所述目标摆动及所述目标摆动频率在所述第二目标轴方向上规划出来，以得到不同时刻对应的在第二目标轴上的第二坐标值，进而基于各第二坐标值确定出对应的位于三维空间的第二曲线位置规划结果。其中，一个所述第二曲线位置规划结果对应一个所述第一坐标值或一个所述第二坐标值。
比如，如图11所示，所述目标摆动形状为三角形，在一个三角形的摆动周期内，在所述目标坐标系下，在所述目标坐标系的Z轴规划出不同时刻对应的z值，该部分z值构成了一个摆动周期内的三角形形状的一半，进而可确定出此时的多个第二曲线位置规划结果为(0,0,z)；并在所述目标坐标系的Y轴规划出另外不同时刻对应的y值，该部分y值构成了一个摆动周期内的三角形形状的另一半，进而可确定出此时的多个第二曲线位置规划结果为(0,y,0)。
在得到第二曲线位置规划结果的情况下，可将同一时刻对应的在所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果及所述第二曲线位置规划结果按照第二预设公式叠加，获得该时刻对应的圆弧摆动位置规划结果。其中，所述第二预设公式为：
Figure BDA0003861083810000121
其中，P表示圆弧摆动位置规划结果，parc表示所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果，yw表示第二曲线位置规划结果Y轴上的坐标值，zw表示第二曲线位置规划结果Z轴上的坐标值，
Figure BDA0003861083810000122
表示圆弧位置规划结果对应的圆弧半径方向向量。
当在所述目标坐标系的Y轴及Z轴进行三角形曲线规划时，经过叠加得到的多个圆弧摆动位置结果组成的圆弧摆动路径可如图12所示，即呈现出垂直圆弧摆动三角形的效果。
当所述目标摆动形状为正弦曲线时，可按照上述方式在目标坐标系的Y轴及Z轴进行规划，然后按照上述叠加方式将规划出的第二曲线位置规划结果与圆弧位置规划结果进行叠加，从而得到如图13所示的圆弧摆动路径，即呈现出垂直圆弧摆动正弦形的效果。
在获得所述圆弧摆动路径的情况下，可直接将该圆弧摆动路径发送给其他设备进行处理。可选地，可以将该圆弧摆动路径中的圆弧摆动位置规划结果及对应的时刻同时发送给其他设备。
请参照图14，图14为本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划方法的流程示意图之二。在本实施例中，在步骤S150之后，所述方法还可以包括步骤S160。
步骤S160，根据所述基坐标系与所述目标坐标系的变换关系，将所述圆弧摆动路径转换到所述基坐标系下，得到目标圆弧摆动路径。
在本实施例中，所述圆弧摆动路径为所述目标坐标系下的坐标集合，为便于使用，还可以利用所述基坐标系与所述目标坐标系的变换关系，将该圆弧摆动路径中的坐标转换到所述基坐标系下，并将转换结果作为所述目标圆弧摆动路径。可基于该目标圆弧摆动路径生成相应的位置指令，以便摆动到相应的位置，实现圆弧摆动。
请参照图15，图15为本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划方法的流程示意图之三。在本实施例中，所述方法还可以包括步骤S170及步骤S180。
步骤S170，获得所述目标圆弧摆动路径对应的摆动姿态规划结果。
步骤S180，根据所述摆动姿态规划结果及所述目标圆弧摆动路径，生成位姿指令，以实现圆弧摆动。
所述摆动姿态规划结果可以是所述规划设备根据起点姿态及终点姿态通过摆动姿态规划得到的，也可以是其他设备生成的。姿态规划可以在所述目标坐标系下进行，也可以在基坐标系下进行。
可根据所述摆动姿态规划结果及所述目标圆弧摆动路径，得到笛卡尔空间位姿指令[P R]，进而可基于可通过逆运动学计算得到每一控制周期的控制指令。可将该控制指令下发给机器人的驱动器执行，从而实现圆弧摆动。
在本实施例中，将目标坐标系中Y方向和Z方向的目标摆动形状与圆弧运动相结合，通过坐标变换实现了平面和空间圆弧摆动规划，实现简单、灵活，并且只需要建立一次目标坐标系，同时可自由调节摆动幅度及摆动频率。
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种圆弧摆动路径规划装置200的实现方式，可选地，该圆弧摆动路径规划装置200可以采用上述图3所示的规划设备100的器件结构。进一步地，请参照图16，图16为本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划装置200的方框示意图之一。需要说明的是，本实施例所提供的圆弧摆动路径规划装置200，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。所述圆弧摆动路径规划装置200可以包括：参数获得模块210、坐标系建立模块220、第一规划模块230、第二规划模块240及叠加模块250。
所述参数获得模块210，用于获得路径规划参数。其中，所述路径规划参数包括路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标。
所述坐标系建立模块220，用于根据所述路径规划参数建立目标坐标系。其中，所述目标坐标系的X轴根据所述路径起点坐标及所述路径终点坐标确定，所述目标坐标系的Z轴与所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标所在的目标平面垂直，所述目标坐标系的Y轴基于X轴及Z轴确定。
所述第一规划模块230，用于在所述目标平面进行圆弧规划，获得多个圆弧位置规划结果。
所述第二规划模块240，用于在所述目标坐标系下，在所述目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果。
所述叠加模块250，用于将所述圆弧位置规划结果与所述曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径。
可选地，在本实施例中，所述路径规划参数还包括目标摆幅及目标摆动频率，在Y轴或者Z轴方向进行曲线规划时，所述第二规划模块240具体用于：在目标轴方向上，根据所述目标摆动形状、所述目标摆幅及所述目标摆动频率进行曲线规划，获得不同时刻对应的在目标轴上的坐标值，其中，所述目标轴为所述Y轴或所述Z轴；根据不同时刻对应的在所述目标轴上的坐标值，确定多个第一曲线位置规划结果。
可选地，在本实施例中，所述多个圆弧位置规划结果包括多个时刻各自对应的圆弧位置规划结果，所述叠加模块250具体用于：将同一时刻对应的在所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果及所述第一曲线位置规划结果按照第一预设公式叠加，获得该时刻对应的圆弧摆动位置规划结果，其中，所述第一预设公式为：
Figure BDA0003861083810000151
其中，P表示圆弧摆动位置规划结果，parc表示所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果，mw表示第一曲线位置规划结果目标轴上的坐标值，
Figure BDA0003861083810000152
表示圆弧位置规划结果对应的圆弧半径方向向量。
可选地，在本实施例中，所述路径规划参数还包括目标摆幅及目标摆动频率，在Y轴及Z轴方向进行曲线规划时，所述第二规划模块240具体用于：根据所述目标摆动形状、所述目标摆幅及所述目标摆动频率，在第一目标轴方向上规划出所述目标摆动形状的一半，获得不同时刻对应的在第一目标轴上的第一坐标值，并在第二目标轴方向上规划所述目标摆动形状的另一半，获得不同时刻对应的在该第二目标轴上的第二坐标值，其中，所述第一目标轴与所述第二目标轴不同，所述第一目标轴与所述第二目标轴对应所述Y轴及所述Z轴；根据不同时刻对应的在所述第一目标轴上的第一坐标值及不同时刻对应的在所述第二目标轴上的第二坐标值，确定多个第二曲线位置规划结果，其中，一个所述第二曲线位置规划结果对应一个所述第一坐标值或一个所述第二坐标值。
可选地，在本实施例中，所述多个圆弧位置规划结果包括多个时刻各自对应的圆弧位置规划结果，所述叠加模块250具体用于：将同一时刻对应的在目标坐标系下的圆弧位置规划结果及所述第二曲线位置规划结果按照第二预设公式叠加，获得该时刻对应的圆弧摆动位置规划结果，其中，所述第二预设公式为：
Figure BDA0003861083810000161
其中，P表示圆弧摆动位置规划结果，parc表示所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果，yw表示第二曲线位置规划结果Y轴上的坐标值，zw表示第二曲线位置规划结果Z轴上的坐标值，
Figure BDA0003861083810000162
表示圆弧位置规划结果对应的圆弧半径方向向量。
可选地，在本实施例中，所述目标摆动形状包括三角形或正弦或余弦。
请参照图17，图17为本申请实施例提供的圆弧摆动路径规划装置200的方框示意图之二。在本实施例中，所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标为基坐标系下的坐标，所述圆弧摆动路径规划装置200还可以包括转换模块260。
所述转换模块260，用于根据所述基坐标系与所述目标坐标系的变换关系，将所述圆弧摆动路径转换到所述基坐标系下，得到目标圆弧摆动路径。
请再次参照图17，在本实施例中，所述圆弧摆动路径规划装置200还可以包括指令生成模块270。
所述指令生成模块270，用于：获得所述目标圆弧摆动路径对应的摆动姿态规划结果；根据所述摆动姿态规划结果及所述目标圆弧摆动路径，生成位姿指令，以实现圆弧摆动。
可选地，上述模块可以软件或固件(Firmware)的形式存储于图3所示的存储器110中或固化于规划设备100的操作系统(Operating System，OS)中，并可由图3中的处理器120执行。同时，执行上述模块所需的数据、程序的代码等可以存储在存储器110中。
本申请实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的圆弧摆动路径规划方法。
综上所述，本申请实施例提供一种圆弧摆动路径规划方法、装置、规划设备及可读存储介质，在获得包括路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标的路径规划参数的情况下，根据该路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标建立目标坐标系，并在目标平面进行圆弧规划以获得多个圆弧位置规划结果，以及在目标坐标系下，在目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果。其中，该目标坐标系的X轴由所述路径起点坐标及所述路径终点坐标确定，所述目标坐标系的Z轴与所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标所在的目标平面垂直，所述目标坐标系的Y轴基于X轴及Z轴确定。最后，将所述圆弧位置规划结果与所述曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径。如此，将目标坐标系中Y轴和/或Z轴方向的目标摆动形状的运动与圆弧运动结合，从而完成路径规划，该方式通过坐标变换实现了圆弧摆动规划，实现简单、灵活，并且规划出的路径与焊缝贴合，可减少焊缝余高过高的情况。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆弧摆动路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：
获得路径规划参数，其中，所述路径规划参数包括路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标；
根据所述路径规划参数建立目标坐标系，其中，所述目标坐标系的X轴根据所述路径起点坐标及所述路径终点坐标确定，所述目标坐标系的Z轴与所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标所在的目标平面垂直，所述目标坐标系的Y轴基于X轴及Z轴确定；
在所述目标平面进行圆弧规划，获得多个圆弧位置规划结果；
在所述目标坐标系下，在所述目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果；
将所述圆弧位置规划结果与所述曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路径规划参数还包括目标摆幅及目标摆动频率，在Y轴或者Z轴方向进行曲线规划时，所述在所述目标坐标系下，在所述目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果，包括：
在目标轴方向上，根据所述目标摆动形状、所述目标摆幅及所述目标摆动频率进行曲线规划，获得不同时刻对应的在目标轴上的坐标值，其中，所述目标轴为所述Y轴或所述Z轴；
根据不同时刻对应的在所述目标轴上的坐标值，确定多个第一曲线位置规划结果。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个圆弧位置规划结果包括多个时刻各自对应的圆弧位置规划结果，所述将所述圆弧位置规划结果与所述曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径，包括：
将同一时刻对应的在所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果及所述第一曲线位置规划结果按照第一预设公式叠加，获得该时刻对应的圆弧摆动位置规划结果，其中，所述第一预设公式为：
Figure FDA0003861083800000021
其中，P表示圆弧摆动位置规划结果，parc表示所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果，mw表示第一曲线位置规划结果目标轴上的坐标值，
Figure FDA0003861083800000022
表示圆弧位置规划结果对应的圆弧半径方向向量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路径规划参数还包括目标摆幅及目标摆动频率，在Y轴及Z轴方向进行曲线规划时，所述在所述目标坐标系下，在所述目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果，包括：
根据所述目标摆动形状、所述目标摆幅及所述目标摆动频率，在第一目标轴方向上规划出所述目标摆动形状的一半，获得不同时刻对应的在第一目标轴上的第一坐标值，并在第二目标轴方向上规划所述目标摆动形状的另一半，获得不同时刻对应的在该第二目标轴上的第二坐标值，其中，所述第一目标轴与所述第二目标轴不同，所述第一目标轴与所述第二目标轴对应所述Y轴及所述Z轴；
根据不同时刻对应的在所述第一目标轴上的第一坐标值及不同时刻对应的在所述第二目标轴上的第二坐标值，确定多个第二曲线位置规划结果，其中，一个所述第二曲线位置规划结果对应一个所述第一坐标值或一个所述第二坐标值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多个圆弧位置规划结果包括多个时刻各自对应的圆弧位置规划结果，所述将所述圆弧位置规划结果与所述曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径，包括：
将同一时刻对应的在目标坐标系下的圆弧位置规划结果及所述第二曲线位置规划结果按照第二预设公式叠加，获得该时刻对应的圆弧摆动位置规划结果，其中，所述第二预设公式为：
Figure FDA0003861083800000031
其中，P表示圆弧摆动位置规划结果，parc表示所述目标坐标系下的圆弧位置规划结果，yw表示第二曲线位置规划结果Y轴上的坐标值，zw表示第二曲线位置规划结果Z轴上的坐标值，
Figure FDA0003861083800000032
表示圆弧位置规划结果对应的圆弧半径方向向量。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述目标摆动形状包括三角形或正弦或余弦。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标为基坐标系下的坐标，所述方法还包括：
根据所述基坐标系与所述目标坐标系的变换关系，将所述圆弧摆动路径转换到所述基坐标系下，得到目标圆弧摆动路径。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获得所述目标圆弧摆动路径对应的摆动姿态规划结果；
根据所述摆动姿态规划结果及所述目标圆弧摆动路径，生成位姿指令，以实现圆弧摆动。
9.一种圆弧摆动路径规划装置，其特征在于，所述装置包括：
参数获得模块，用于获得路径规划参数，其中，所述路径规划参数包括路径起点坐标、路径终点坐标、中间点坐标；
坐标系建立模块，用于根据所述路径规划参数建立目标坐标系，其中，所述目标坐标系的X轴根据所述路径起点坐标及所述路径终点坐标确定，所述目标坐标系的Z轴与所述路径起点坐标、路径终点坐标及中间点坐标所在的目标平面垂直，所述目标坐标系的Y轴基于X轴及Z轴确定；
第一规划模块，用于在所述目标平面进行圆弧规划，获得多个圆弧位置规划结果；
第二规划模块，用于在所述目标坐标系下，在所述目标坐标系的Y轴和/或Z轴方向基于目标摆动形状进行曲线规划，获得多个曲线位置规划结果；
叠加模块，用于将所述圆弧位置规划结果与所述曲线位置规划结果进行叠加，获得圆弧摆动路径。
10.一种规划设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现权利要求1-8中任意一项所述的圆弧摆动路径规划方法。
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