一种用于五轴折弯机器人笛卡尔轨迹规划的方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及机器人控制领域，特别设及用于五轴折弯机器人笛卡尔轨迹规划的方 法。
【背景技术】
[0002] 在传统的工厂里，此类工作基本上由人工来完成，具有劳动强度大、耗时较多、枯 燥无味、工作环境恶劣、易造成污染等问题，并且会增加企业的成本。因此在运些领域中，需 要机器人准确快速的对物品进行搬运、焊接、喷涂等操作。一个完整的折弯过程包括取料、 进料、跟随折弯、退料和放料的过程。在机器人折弯项目中，六轴机器人是串联机械人的一 种，由于它能够自由的在Ξ维空间内进行运动，能够准确快速的进行搬运、焊接、喷涂等大 量重复性的工作。通常采用六轴工业机器人进行折弯作业。
[0003] 然而，目前的运类机器人虽然具有足够多的自由度，但由于其关节过多，驱动机构 过于复杂，导致不够灵巧、动作速度慢，且精确度较差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种用于五轴折弯机器人笛卡尔轨迹规划的方法及其装 置，使得五轴机器人可W实现弯折项目，拓展五轴机器人的应用场景。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种用于五轴折弯机器人笛卡尔 轨迹规划的方法，包含W下步骤：
[0006] 确定机器人的始末点笛卡尔位置和轨迹;其中，所述笛卡尔位置包括:基于坐标系 的位置信息和姿态信息；
[0007] 根据所述轨迹是否为折弯跟随轨迹确定获得所述轨迹的笛卡尔插补点的方法； [000引其中，如果是折弯跟随轨迹，则直接获得所述轨迹的笛卡尔插补点；如果不是折弯 跟随轨迹，则利用笛卡尔位置和混合位置的互换来获得笛卡尔插补点;其中，所述混合位置 包括:基于坐标系的位置信息和绕y轴的旋转角度和绕X轴的旋转角度；
[0009] 根据所获得的笛卡尔插补点生成机器人关节插补点；
[0010] 根据所生成的关节笛卡尔插补点规划所述五轴折弯机器人的笛卡尔轨迹。
[0011] 本发明的实施方式还提供了一种用于五轴折弯机器人笛卡尔轨迹规划的装置，包 含：
[0012] 轨迹确定模块，用于确定机器人的始末点笛卡尔位置和轨迹;其中，所述笛卡尔位 置包括:基于坐标系的位置信息和姿态信息；
[0013] 检测模块，用于检测所述轨迹是否为折弯跟随轨迹，并在检测到是折弯跟随轨迹 时，直接获得所述轨迹的笛卡尔插补点；
[0014] 获取模块，用于在所述检测模块检测到不是折弯跟随轨迹时，利用笛卡尔位置和 混合位置的互换来获得笛卡尔插补点；其中，所述混合位置包括:基于坐标系的位置信息和 绕y轴的旋转角度和绕X轴的旋转角度；
[0015] 生成模块，用于根据所述检测模块或所述获取模块获得的笛卡尔插补点生成机器 人关节插补点；
[0016] 规划模块，用于根据所述生成模块生成的关节笛卡尔插补点规划所述五轴折弯机 器人的笛卡尔轨迹。
[0017] 本发明实施方式相对于现有技术而言，利用五轴机器人的始末点笛卡尔位置和混 合位置的互换，解决了非折弯跟随轨迹时的关节插补，从而实现五轴机器人在空间中的非 折弯跟随运动，不仅使得五轴机器人可W完成弯折项目，并拓展五轴机器人的应用场景，从 而简化驱动机构，降低成本，增加项目中机器人的灵巧性、加快机器人动作速度，提高精确 度。
[0018] 作为进一步改进，在所述利用笛卡尔位置和混合位置的互换来获得笛卡尔插补点 的步骤中，包含W下子步骤:将所述始末点笛卡尔位置转换为始末点混合位置;根据所述始 末点混合位置获得混合位置插补点；将获得的所述混合位置插补点转换为笛卡尔插补点。 进一步细化利用笛卡尔位置和混合位置的互换，获得笛卡尔插补点的方法。
[0019] 作为进一步改进，在所述将始末点笛卡尔位置转换为始末点混合位置的子步骤 中，包含W下子步骤:建立五轴逆运动学;利用所述五轴逆运动学逆解所述始末点笛卡尔位 置，获得机器人的始末点关节位置;根据所述始末点关节位置和所述始末点笛卡尔位置获 得始末点混合位置。进一步细化了在插补点获得的过程中，笛卡尔位置和混合位置的互换 方法。
[0020] 作为进一步改进，在所述插补点的获取过程中，采用预定速度的规划量。进一步限 定使用统一速度的规划量规划位置信息，使得速度规划平稳变化，从而能够保证混合位置 插补点平稳变化。
【附图说明】
[0021] 图1是根据本发明第一实施方式中的用于五轴折弯机器人笛卡尔轨迹规划的方法 流程图；
[0022] 图2是根据本发明第一实施方式中的五轴机器人的连杆参数示意图；
[0023] 图3a是根据本发明第一实施方式中的机器人笛卡尔轨迹示意图；
[0024] 图3b是根据本发明第一实施方式中的机器人关节位置示意图；
[0025] 图3c是根据本发明第一实施方式中的机器人笛卡尔速度示意图；
[0026] 图3d是根据本发明第一实施方式中的机器人关节速度示意图；
[0027] 图4是根据本发明第二实施方式中的用于五轴折弯机器人笛卡尔轨迹规划的装置 示意图；
[0028] 图5是根据本发明第二实施方式中的用于五轴折弯机器人笛卡尔轨迹规划的装置 中获取模块示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实 施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可W理解，在本发明各实施方式中， 为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有运些技术细节和基 于w下各实施方式的种种变化和修改，也可w实现本申请各权利要求所要求保护的技术方 案。
[0030] 本发明的第一实施方式设及一种用于五轴折弯机器人笛卡尔轨迹规划的方法。其 流程如图1所示，具体如下：
[0031] 步骤101，确定机器人的始末点笛卡尔位置和轨迹。
[0032] 具体的说，笛卡尔位置包括:基于坐标系的位置信息和姿态信息。
[0033] 在实际应用中，给定五轴折弯机器人笛卡尔路径的始末点位置，采用笛卡尔位置 信息xyzabc作为输入。其中xyz表示机器人工具末端(简称"TCP")相对机器人基坐标系的位 置信息，abc表示机器人TCP相对机器人基坐标系的姿态信息。
[0034] 遍历五轴折弯机器人的工作空间不难看出，五轴机器人的位置空间基本不受限， 而姿态空间中TCP的y轴方向受限。运就使得五轴机器人的笛卡尔位姿不能随意的给定，而 具有严格的要求，从数学模型上可W得出限制条件为:给定的姿态必须满足机器人5轴的Z 轴方向必须与1轴的y轴垂直。就该限制条件对TCP的姿态abc给定限制进行研究，很难获得 满意的结论，原因在于姿态abc具有明确的物理意义，而从数学方程中推导获得条件难W和 abc对应起来。所W，需要考虑其他设计方法来实现五轴机器人的位姿表示，并使得该位姿 表示能够进行一般机器人轨迹规划。
[0035] 步骤102,判断轨迹是否为折弯跟随轨迹;若是，则执行步骤106;若否，则执行步骤 103。
[0036] 在此将折弯跟随轨迹和非折弯跟随轨迹进行区分，可W更好地实现轨迹规划。
[0037] 步骤103,获得笛卡尔插补点。
[0038] 具体的说，判定轨迹为折弯跟随