[发明专利]一种钢结构机器人喷涂自动路径规划方法

说明书

本发明涉及机器人喷涂加工领域，具体是一种钢结构机器人喷涂自动路径规划方法，其具体步骤如下：A、模式选择；B、建立坐标系并导入机器人模型、工件模型及设定参数；C、生成用于碰撞检测的网格模型；D、生成几何基元列表并转换为喷涂基元列表；E、喷涂基元路径规划并生成工件的完整喷涂路径；F、机器人关节臂运动规划；G、检查关节臂的速度和加速度是否超限；H、细节路径规划并生成喷涂程序。本发明实现了多姿态平面组合型构件，例如典型钢结构件的机器人喷涂自动路径规划方法，所输出的喷涂程序可直接在实际机器人控制器中运行；与人工示教作业相比，使用该方法可降低操作者的劳动强度，改善操作者的工作环境，易于集中处理相关污染源。

技术领域

本发明涉及机器人喷涂加工领域，具体是一种钢结构机器人喷涂自动路径规划方法。

背景技术

当前钢结构行业的喷涂普遍采用人工作业，人工作业的方式存在诸多问题：喷涂质量一致性较差、效率偏低、操作者存在健康隐患、造成一定的环境污染等等。与其相比，机器人喷涂系统具有可重复性好、喷涂质量稳定、工作效率高、可集中处理相关污染源类优点。

在机器人喷涂应用中，喷涂路径规划问题一直是难点和研究热点之一，而喷涂路径规划又可以分解为两方面：1.机器人第六轴末端工具在工件表面的喷涂路径规划，简称为路径规划；2.机器人各关节臂的运动轨迹规划，简称为轨迹规划。对于具体的喷涂应用，研究者更关注的是前者，因为只需为后者选择一种通用的机器人轨迹规划算法即可。

典型钢结构件具有以下特点：1.从几何上看，它是由多种不同位置姿态的平面所组合而成的较复杂三维构件；2.在某个维度，假设为y方向，其尺寸远大于另外两个维度的尺寸，且y方向尺寸远超出六自由度喷涂机器人的工作范围；3.几乎所有的外表面都要求被涂料所覆盖。因此，在钢结构喷涂应用中，目前公开发表的路径规划方法几乎不能胜任。

如中国专利公开号为201510680245.8的大平面自动喷涂设备轨迹规划及控制方法中给出了一种适用于大平面的路径规划方法，但它只能处理单一平面，不能处理像钢结构这种由许多不同位置姿态平面组合而成的工件。

目前有不少用于解决自由曲面喷涂路径规划的方法。如中国专利公开号为CN201210050434.3的一种自由曲面喷涂机器人的喷枪轨迹规划方法、中国专利公开号为CN201410545718.9的一种大型自由曲面的喷涂机器人站位规划方法、中国专利公开号为CN201611049007.8的一种自动化喷涂系统集成喷涂工艺的喷涂路径规划算法，它们同样不能处理像钢结构这样的较复杂空间构件。此外，这些喷涂路径规划方法的计算效率偏低，很难满足实际工业生产中的时间节拍要求。

综上，钢结构行业的急切需求是：一种路径规划方法，能实现针对钢结构的喷涂路径自动规划，且尽量满足实际生产的节拍要求。

发明内容

基于对钢结构件的分析，设想钢结构机器人喷涂系统由布置在工件长度方向两侧的两台六自由度喷涂机器人协作完成其喷涂作业。为了解决该喷涂系统的路径规划问题，本发明提出一种钢结构机器人喷涂自动路径规划方法。

一种钢结构机器人喷涂自动路径规划方法，其具体步骤如下：

A、模式选择：选择喷涂系统的布置模式为输送线模式或者第七轴模式；

B、建立坐标系并导入机器人模型、工件模型及设定参数；

C、生成用于碰撞检测的网格模型；

D、生成几何基元列表并转换为喷涂基元列表；

E、对各喷涂基元进行路径规划，生成工件的完整喷涂路径；

F、机器人关节臂运动规划：根据喷涂路径以及机器人工作速度和加速度信息，给出机器人六个关节臂的速度曲线和加速度曲线；