[发明专利]控制工业机器人曲面匀速运动的方法

说明书

本发明提供的一种控制工业机器人曲面匀速运动的方法，包括以下步骤：S1.对待加工产品的曲面进行采样，获得曲面采样点，对采样点进行拟合，得到特征点，再根据特征点得到三次B样条曲线；S2.对三次B样条曲线进行均匀插值，得到插值点，根据插值点得到控制机械臂末端执行器匀速运动的控制点和控制点法向量；S3.根据控制需求和控制点坐标，得到机械臂末端执行器控制点的位姿矩阵，将位姿矩阵数据转化为机器人可执行的命令，使机器人在固定频率下做匀速曲线运动。通过上述方法，能够生成更加平滑，速度波动更小的运动轨迹，有效避免机器人抖动，保证机器人匀速运动，有助于提高工业机器人的表面加工质量。

技术领域

本发明涉及一种工业机器人曲面运动领域，尤其涉及一种控制工业机器人曲面匀速运动的方法。

背景技术

目前工业机器人在工业制造与再制造领域的运用越来越广泛，对机器人的控制精度要求也越来越高。在实际的机器人应用场景中，得到的机器人目标运动轨迹往往是一些离散点的集合，若直接将这些离散点输入机器人控制器，产生的机器人运动轨迹不平滑，且具有较大的速度波动。这种不平滑的运动轨迹会引起机器人末端执行器的抖动；此外，在各种增减材表面加工作业中，速度波动会造成减材深度或增材高度不均匀，导致表面加工质量不达标的问题。

为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种控制工业机器人曲面匀速运动的方法，能够生成更加平滑，速度波动更小的运动轨迹，有效避免机械臂抖动问题，有助于提高工业机器人的表面加工质量。

本发明提供的一种控制工业机器人曲面匀速运动的方法，包括以下步骤：

S1.对待加工产品的曲面进行采样，获得曲面采样点，对采样点进行拟合，得到特征点，再根据特征点得到三次B样条曲线；

S2.对三次B样条曲线进行均匀插值，得到插值点，根据插值点得到控制机械臂末端执行器匀速运动的控制点；

S3.根据控制需求和控制点坐标，得到机械臂末端执行器控制点的位姿矩阵，将位姿矩阵数据转化为机器人可执行的命令，使机器人在固定频率下做匀速曲线运动。

进一步，步骤S1中，根据如下方法进行曲面采样，获得曲面采样点，

S11.根据机器人坐标系标定相机参数，建立相机成像几何模型，使用相机扫描待加工产品曲面，获得相对于机器人坐标系的点云数据，将待加工产品的曲面的点云数据录入PCD点云文件中，对PCD点云文件中的数据进行滤波，并将滤波后的PCD点云文件转化为STL文件；

S12.根据待加工产品位置，在X-Y平面上绘制待加工产品曲面的基础加工区域，再根据打印宽度或切削宽度等加工条件，获得待加工产品的曲面加工路径，在曲面加工路径上，按照一定间隔获取离散点，其中，一定间隔是指机器人工作频率周期和运动速率乘积的5至10倍；

S13.将离散点投影到STL文件中的三角面片上，得到曲面加工轨迹的采样点，并将采样点所在三角面片的法向量作为采样点的法向量，将采样点和采样点的法向量数据保存至TXT文件。

进一步，步骤S1中，根据如下方法获得特征点和三次B样条曲线：

将TXT文件中的采样点输入至拟合程序中，得到特征点，再将特征点按照拟合方程进行拟合，其中，拟合方程为：

其中，E(u)为B样条曲线方程，u为自变量，范围为[0,1]，P_i是控制曲线的特征点，F_i,k(u)是k阶B样条基函数，i表示基函数的序号，k表示基函数的阶数，将TXT文件中的采样点数据输入拟合程序中，得到特征点，再将特征点带入B样条曲线方程中，得到待加工产品曲面的三次B样条曲线：