[发明专利]一种应用于焊装线的机器人工位设计方法

权利要求书

1.一种应用于焊装线的机器人工位设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定焊点分布范围图形和机器人的可达工作空间图形；

步骤二：变换所述可达工作空间图形，利用图形内切法使所述焊点分布范围图形多次内切于所述可达工作空间图形，得到机器人的待选工位范围图形；

步骤三：利用图形均等分割法对所述待选工位范围图形进行逐级区块分割，并找到每一级区块分割后的每个区块的等效中心点，得到每一级区块分割后由对应的等效中心点组成的待选工位点集合；

步骤四：利用机器人运动学模型和机器人逆运动学法求解出在第N区块分割级对应的待选工位点集合中，每一个待选工位点下机器人末端到达各个焊点的各关节角值和到达各个焊点的距离和；

步骤五：将各关节角值依次代入可操作度公式，得到待选工位点对应的各个焊点的可操作度值和以及对应的全部焊点的可操作度值和，其中，可操作度公式为：

式中，M(q)为关节角q下的可操作度，J(q)为雅克比矩阵；

步骤六：以基于可操作度指标和距离指标的评价函数的最大值为优化目标，对第N区块分割级对应的待选工位点集合中的全部待选工位点进行比较与寻优，得到第N区块分割级的较优工位点；

步骤七：令N加1后返回步骤四，直至第N+1区块分割级的较优工位点与第N区块分割级的较优工位点的评价函数之差满足循环终止判断条件时，循环迭代终止，此时将第N+1区块分割级的较优工位点作为最终设计的机器人最优工位点。

2.根据权利要求1所述的应用于焊装线的机器人工位设计方法，其特征在于，确定焊点分布范围图形的过程包括以下步骤：

将全部焊点中的边缘点顺次连接起来，得到不规则图形；

根据所述不规则图形将焊点分布情况等效为二维图形，实现焊点范围图形化处理，确定焊点分布范围图形。

3.根据权利要求1或2所述的应用于焊装线的机器人工位设计方法，其特征在于，

采用蒙特卡洛法对机器人进行可达性分析，确定机器人的可达工作空间图形。

4.根据权利要求3所述的应用于焊装线的机器人工位设计方法，其特征在于，采用蒙特卡洛法对机器人进行可达性分析的过程包括以下步骤：

步骤一一：采用D-H参数法建立机器人运动学模型，得到机器人末端位姿公式；

步骤一二：利用蒙特卡洛法在关节角范围内随机产生关节角值，将随机产生的关节角值代入机器人末端位姿公式，求解公式后得到机器人末端的所有可达点形成的可达工作空间；

步骤一三：对所述可达工作空间进行近似图形化处理，得到机器人的可达工作空间图形。

5.根据权利要求1或2所述的应用于焊装线的机器人工位设计方法，其特征在于，步骤二包括以下步骤：

步骤二一：将所述可达工作空间图形变换不同位置，利用图形内切法使所述焊点分布范围图形的一侧多次内切于所述可达工作空间图形，并记录每个相切位置的机器人位置点；

步骤二二：对全部所述机器人位置点的集合做图形化处理，得到机器人的待选工位范围图形。

6.根据权利要求1或2所述的应用于焊装线的机器人工位设计方法，其特征在于，

所述等效中心点为区块的几何中心点。