[发明专利]五轴焊接机器人的焊接路径规划方法及五轴焊接机器人

权利要求书

1.一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，其特征在于，包括：

建立五轴焊接机器人本体及焊接头的D-H连杆坐标系，得到五轴焊接机器人本体及焊接头相应参数；

求解出五轴焊接机器人的运动学正解和运动学逆解，进而得到五轴焊接机器人的末端位姿和关节角；通过焊接机器人的运动学正解，获得在五轴所建立的坐标系对零轴坐标系的位置和姿态的变化，以及焊接头末端所建立的t坐标系相对于零轴坐标系的位置变化；然后来利用余弦定理计算运动学逆解值；

根据五轴焊接机器人的末端位姿和关节角，计算出五轴焊接机器人的工作空间；

建立五轴焊接机器人的工作空间的三维模型，在三维模型中勾画出焊接路径曲线；

在焊接路径曲线上取一定数量的焊接点，并保存这些焊接点的坐标；

根据五轴焊接机器人的末端位姿，从预先定义的零点处开始以粗插补的形式控制焊接头移动到第一个焊接点处，然后在任意两个相邻焊接点之间进行精插补来控制焊接头移动，直至焊接完成焊接路径曲线；

在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用弧形焊接方式；

或在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，采用直线型焊接方式；

或在任意两个相邻焊接点之间进行精插补的过程中，在进行焊接时，将两点之间的轨迹无限细化，采用直线型与最小偏差法圆弧插补相结合的焊接方式；在细化之后，还会对每个点的坐标求理论反解，然后机器人会根据每个点所求得的理论反解不断地变化自己的关节变量，从而完成焊接任务。

2.如权利要求1所述的一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，其特征在于，焊接完成后，根据之前预先定义的零点自动控制焊接头回零。

3.如权利要求1所述的一种五轴焊接机器人的焊接路径规划方法，其特征在于，利用蒙特卡洛方法，计算出五轴焊接机器人的工作空间；其具体过程包括：

生成各关节随机变量值；

将关节随机 变量值逐一代入下式，计算出所有随机点的坐标(P_x，P_y，P_z)；

P_x＝L₁cθ₁+L₂cθ₁cθ₂-L₂sθ₁sθ₂

P_y＝L₁sθ₁+L₂cθ₁sθ₂+L₂sθ₁cθ₂

P_z＝-d₃

其中，L₁表示连杆一的长度；L₂表示连杆二的长度.；d₃表示移动副的伸长量；θ₁表示x₀轴绕z₀轴旋转与x₁轴同方向时的旋转角度；θ₂表示x₁轴绕z₁轴旋转与x₂轴同方向时的旋转角度；c(.)表示cos(.)；s(.)表示sin(.)；

在每层和每列内搜索边界随机点；

在每个搜索到的边界点的小邻域内重新生成若干个新的随机点，并依顺序将数据存入原始随机点数据存储矩阵；

以新的随机点数据重复上述步骤，直到边界随机点坐标值在预设范围内变化或达到设定的循环次数，结束计算，得到五轴焊接机器人的工作空间。