[发明专利]基于平面的机器人三维寻位纠偏方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术，具体是涉及一种基于平面的机器人三维寻位纠偏方法，以及应用该纠偏方法的焊接机器人。 

背景技术

在焊接领域，激光焊接工艺对产品的定位精度有着较高要求。在焊接加工时，一般是通过产品外部边缘进行定位的，而产品在成形过程中需经过冲压、折弯等多道工序，不可避免地会产生累积误差。因此，对产品进行激光焊接的时候，就需要对焊接路径x轴、y轴方向以及z轴的旋转角度进行纠偏。 

对此，现有的焊接机器人一般会设有寻边机构，通过寻边机构与产品边缘的多次接触而获取位置坐标，再通过预设程序计算出偏差值，继而自动调整焊缝位置。然而，现有技术方案通常仅能计算获得x轴、y轴单一方向的偏差，而不能获得z轴旋转角度的偏差。 

发明内容

针对背景技术中提及的问题，本发明提出采用一种基于平面的机器人三维寻位纠偏方法及就应用该纠偏方法的焊接机器人，目的在于提供新颖的寻边和计算方法以应对产品加工中所造成的偏差，正确纠正机器人焊接路径在平面位置和旋转角度的偏移，提高产品的焊接质量与合格率。本发明是通过如下技术方案实现的： 

一种基于平面的机器人三维寻位纠偏方法，包括如下步骤： 

1)在工件上定义工件坐标系，并定义基于所述工件坐标系的用户坐标系； 

2)沿所述工件坐标系XY平面的X轴方向，间隔相同距离获取两个坐标点值(X1，Y1)和(X2，Y2)；沿所述工件坐标系XY平面的Y轴方向，间隔相同距离获取两个坐标点值(X3，Y3)和(X4，Y4)； 

3)利用上述坐标点值中的两个，根据反正切三角函数ATan计算出基于工件坐标系的偏移角度A； 

4)利用上述坐标点值，根据直线方程求解基于工件坐标系的X轴偏移量△X与Y轴偏移量△Y； 

直线K1的方程是，K1＝(Y1-Y2)/(X1-X2)； 

直线K2的方程是，K2＝(Y3-Y4)/(X3-X4)； 

X轴偏移量，△X＝(K1*X1-K2*X3-Y1)/(K1-K2)； 

Y轴偏移量，△Y＝Y1+(△X-X1)*K1； 

5)将上述偏移角度A转换成可供机器识别的姿态四元数，再将该姿态四元数、X轴偏移量△X和Y轴偏移量△Y赋值至所述用户坐标，以实现机器人的姿态调整。 

进一步的，所述偏移角度A的计算为 

A＝-(arctan((X4-X3)/(Y4-Y3)))或 

A＝-(arctan((X2-X1)/(Y2-Y1)))。 

进一步的，所述姿态四元数的转换通过机器人编译工具中的OrientZYX函数实现。 

本发明还对应提出一种基于上述三维寻位纠偏方法的焊接机器人，其包括一具有寻边探头的机械臂，所述寻边探头包括弹簧、探针以及与焊枪连接的固定支架；所述探针通过导线与机器人的I/O模块连接，该导线上串联有继电器。 

附图说明

图1为三维寻边纠偏方法的流程图。 

图2为焊接实例中坐标建立示意图。 

图3为坐标系偏角A示意图。 

图4为焊接机器人及焊接实例示意图。 

具体实施方式

如下结合附图，对本申请方案作进一步描述： 

如图1-4所示，一种基于平面的机器人三维寻位纠偏方法，包括如下步骤： 

S01：在工件上定义工件坐标系wobjA，并定义基于所述工件坐标系wobjA的用户坐标系wobjB； 

SO2：沿所述工件坐标系wobjA的XY平面的X轴方向，间隔相同距离获取两个坐标点值P1(X1，Y1)和P2(X2，Y2)； 

S03：沿所述工件坐标系wobjA的XY平面的Y轴方向，间隔相同距离获取两个坐标点值P3(X3，Y3)和P4(X4，Y4)； 

S04：利用上述坐标点值中的两个，根据反正切三角函数ATan计算出基于工件坐标系wobjA的偏移角度A；本实施例中取坐标点值P3(X3，Y3)和P4(X4，Y4)进行计算，A＝-(arctan((X4-X3)/(Y4-Y3)))； 

S05：利用上述坐标点值P1(X1，Y1)、P2(X2，Y2)、P3(X3，Y3)和P4(X4，Y4)，根据直线方程求解基于工件坐标系的X轴偏移量△X与Y轴偏移量△Y； 

直线K1的方程是，K1＝(Y1-Y2)/(X1-X2)； 

直线K2的方程是，K2＝(Y3-Y4)/(X3-X4)；