[发明专利]适用于圆柱磨抛工具的机器人力控磨抛轨迹规划方法及系统

权利要求书

1.一种适用于圆柱磨抛工具的机器人力控磨抛轨迹规划方法，其特征在于，包括：

步骤S1：根据待磨曲面三维点云计算各点法向、主曲率、主方向以及理想工具轴向，并根据计算得到的各点法向、主曲率、主方向以及理想工具轴向将工件待磨表面分割成若干子曲面；

步骤S2：根据磨抛工具及待磨曲面相关工艺参数构建磨抛力学模型；

步骤S3：基于磨抛力学模型对子曲面分别进行局部路径规划；

步骤S4：基于局部路径规划生成各个子曲面的局部路径，对局部路径进行子曲面间移动规划生成完整磨抛轨迹。

2.根据权利要求1所述的适用于圆柱磨抛工具的机器人力控磨抛轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S1采用：

步骤S1.1：根据工件待磨曲面三维点云数据使用最小二乘法对点云各点进行二次曲面拟合，并计算各点的法向、主曲率与主方向；

步骤S1.2：计算工件表面各点曲率信息，并将工件表面各点曲率最小方向作为理想工具轴向；

步骤S1.3：根据计算的各点法方向、主曲率、主方向以及理想工具轴向，使用K-Means聚类算法将待磨曲面三维点云进行曲面分割。

3.根据权利要求1所述的适用于圆柱磨抛工具的机器人力控磨抛轨迹规划方法，其特征在于，所述磨抛力学模型采用：对圆柱磨抛工具相关工艺参数建立数值接触力学模型与材料去除模型；

所述数值接触力学模型是建立法向磨抛力和磨抛工具与工件表面接触深度的关系，在已知恒定法向磨抛力设定值的情况下，通过割线法计算最大接触深度，进而计算其余各点接触深度以及接触压强；

所述材料去除模型是根据工件点所受接触压强以及工件点与磨抛工具相对滑动速度预测工件表面该点单位时间的材料去除深度；

其中，k_p表示材料去除系数；P表示该点所受接触压强；v_s表示相对滑动速度。

4.根据权利要求1所述的适用于圆柱磨抛工具的机器人力控磨抛轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S3采用：

步骤S3.1：对分割得到的各个子曲面分别建立局部坐标系并规划工具进给方向；

步骤S3.2：基于所述磨抛力学模型对材料去除量的预测，以期望磨抛量与实际去除量差值最小为目标，规划子曲面规划工具进给速度以及相邻路径间距，得到局部路径。

5.根据权利要求4所述的适用于圆柱磨抛工具的机器人力控磨抛轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S3.1采用：

将分割得到的若干子曲面的中心点分别作为子曲面的局部坐标系原点，中心点的法向量为子曲面局部坐标系z轴；计算子曲面内所有点的理想工具轴向的平均值作为整个子曲面的中心轴向T；中心点的路径方向为法方向e_z与中心轴向T的向量积e_z×T；并将当前反向作为局部坐标系y轴；对于同一子曲面采用平行路径的磨抛方式保持同一子曲面内的磨抛路径在局部坐标系Oxy平面的投影互相平行；{x_c,y_c,z_c}为子曲面局部坐标系，工具进给方向在局部坐标系Oxy平面的投影始终与y轴平行；磨抛工具在子曲面内各点的轴向为各点法方向与局部坐标系y轴的向量积，工具进给方向为工具轴向与曲面法向的向量积。