[发明专利]基于打磨机器人的表面打磨处理自动编程方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于打磨机器人的表面打磨处理自动编程方法和装置，首先从所述待加工部件的3D点云模型之中获取所述待加工部件的需要打磨目标项序列；通过路径规划算法完成打磨机器人能够执行的避碰运动轨迹，并且通过逆运动学计算得到机器人的关节角向量；将关节角向量作为指令驱动机器人执行规划的动作实现修整任务，从而实现打磨机器人的自动避碰路径规划和作业能力，即能使打磨机器人自动规划路径并完成打磨加工任务，从而大大提高加工的效率并节约成本。同时也避免了人工方式所存在的容易产生漏判和错误，效率不高，而且避免了工作人员暴露在危险工作环境的问题。

技术领域

本发明涉及机器人加工领域，特别涉及一种基于打磨机器人的表面打磨处理自动编程方法和装置。

背景技术

伴随着制造业的发展，诸如打磨抛光之类的表面处理已经成为一道关键工序，其加工质量往往决定了产品的档次。传统的表面处理主要依靠人工，专用机床以及机器人这三种方式。人工方式的工作量大，工作强度高，而且加工的均一性较差，容易产生废品，工作效率低。专用机床方式的通用性较差，只适合特定产品的批量生产，不适合多品种，小批量，高度定制化为主要特征的工业4.0时代的需求。机器人模式虽然成本相对较高，但是可以替代人工方式，并且可以满足工业4.0时代的客户个性化需求。随着加工技术的进步，需要加工的部件的表面越来越复杂，并且对加工的精度要求也越来越高，但现有的使用机器人方式主要依靠离线示教的手段逐点记录示教点来实现。因此这种示教手段需要操作人员在加工的部件的表面过渡处仔细地调节机器人位置姿态，因此为完成1个零件的表面处理项目，通常需要数天的教点及其测试，费时费力且容易出错；此外示教手段对示教人员的实际操作水平和技术经验的要求很高，即为了确保示教手段的成功概率，需要示教人员拥有大量的实际项目的资历。此外有些工作环境充满了粉尘或有害物质，示教人员即使配备防护措施，但也会对其身体健康具有一定的威胁。为了克服示教手段所存在的对示教人员的严苛要求，以及效率不高，易出错的问题，需要拥有自动编程能力的工业机器人是一条可行的技术路线。但是现有技术还无法实现自动的编程能力，特别是在障碍物环境下工业机器人的自动避碰路径规划和作业能力。因此具备自动编程实现障碍物环境下工业机器人的避碰路径规划和作业将是未来的潮流。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于打磨机器人的表面打磨处理自动编程方法和装置，旨在解决现有人工方式的工作量大，工作强度高，而且加工的均一性较差，容易产生废品，工作效率低；专用机床方式的通用性较差，只适合特定产品的批量生产；示教方式对示教人员的严苛要求，以及效率不高，易出错的问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于打磨机器人的表面处理自动编程方法，包括：

步骤1，将通过三维扫描仪对待加工部件进行三维扫描所获得的所述待加工部件的3D点云模型与标准3D点云模型进行匹配对比，从而获得对应所述待加工部件的差分模型，将所述差分模型之中超出预设阈值的差分值在所述差分模型的位置设为需要进行表面打磨处理的需打磨目标项，并将所有所述需打磨目标项组成所述待加工部件的需打磨目标项序列；

步骤2，将所述需打磨目标项序列分解之后进行优化组合，从而生成从P_start起始至P_end终结的打磨任务序列，在给定的预设周期T之内将采用随机树算法产生不少于两条的从所述P_start起始至P_end终结的依次覆盖所述打磨任务序列之内每一项所述需打磨目标项的打磨处理候补路径进行碰撞检测，从而筛选出所有与所述待加工部件无碰撞的所述打磨处理候补路径作为候补避碰路径组成候补避碰路径序列，从所述候补避碰路径序列中选择最优的所述候补避碰路径为最优避碰路径；

步骤3，通过逆运动学计算方法求解出构成所述最优避碰路径的每一个最优避碰路径点相对应的所述打磨机器人关节的最优角向量之后，将所述打磨机器人关节的所述最优角向量作为指令，驱动对应的所述打磨机器人关节，从而使所述打磨机器人执行所述最优避碰路径从而实现所述表面打磨处理。