一种机器人砂带磨削系统中的自动后退方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机器人砂带磨削技术领域，尤其涉及一种机器人砂带磨削系统中的自 动后退方法。
【背景技术】
[0002] 随着航空叶片、汽轮机叶片、高端水龙头等自由曲面零件的需求增加，其打磨工作 需求也增加。目前打磨工作主要还是由人工完成，但由于人工打磨时产品质量不一致、效率 低、对工人造成的健康损失等无可避免的缺陷，实现自由曲面磨抛的自动化需求越来越强， 机器人砂带磨削系统便是一种可以替代人工的解决方案。机器人砂带磨削系统一般首先由 技术人员进行加工程序的离线编程，然后由机器人执行编好的加工程序即可，加工过程一 般不需要人工参与。但由于生产要素的复杂性，机器人砂带磨削系统加工过程中难免会产 生故障导致机器人运动停止，或者也存在某些情况需要主动停止正在加工的机器人。若停 止的时候，机器人恰好处于磨削工位，即工件，比如航空叶片，与磨削轮还处于接触的状态， 由于磨削轮没有停止转动，即使有相关机制停止了砂带转动的动力源，磨削轮也会由于惯 性的作用而不会立即停止转动，这样就会造成工件接触部位的过度磨削。由于磨削工艺的 加工余量一般都很小，过度磨削很可能会导致工件报废并且无法修补，这对于企业来说是 不愿意希望发生，尤其对于航空叶片等高成本的零件，工件报废对企业造成的损失更是巨 大。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于通过一种机器人砂带磨削系统中的自动后退方法，来解决以上
【背景技术】部分提到的问题。
[0004] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0005] -种机器人砂带磨削系统中的自动后退方法，其包括如下步骤：
[0006] S101、监视机器人停止事件；
[0007] S102、记录机器人停止运动时机器人工具末端点（TCP)在机器人基座标系中的位 姿信息，记为点P〇,并同时记录当前的加工程序指针所在的路径信息；
[0008] S103、计算后退点pi;
[0009] S104、根据步骤S103中计算出的所述后退点pl，通过机器人程序指令，使机器人 运动到pl点；
[0010] S105、根据步骤S102中记录的所述路径信息，使机器人程序指针返回到原加工路 径，继续磨削工作。
[0011] 特别地，所述步骤S101中监视机器人停止事件的方式包括但不限于：
[0012] 通过磨削系统自带的上位机软件对自身发出的停止机器人运动的命令监视机器 人停止事件，或通过机器人自身的运动状态监视机制监视机器人停止事件。
[0013] 特别地，所述步骤S102中的位姿信息包括位置信息和姿态信息。
[0014] 特别地，所述步骤S103具体包括：
[0015] 根据机器人磨削系统自身硬件布局特点，设定一个后退的比率值r，0〈r〈l;该r值 使后退点pl既能确定的避开与磨削轮接触又能保证在机器人TCP在后退的过程中不会发 生碰撞；后退点pl的计算公式如下：
[0016]pl=p0
[0017]pl.X=r*p0. X
[0018]pl.Y=r*p0. Y
[0019] 通过上述公式计算出来的后退点pl与p0之间只存在XY平面内的移动。
[0020] 本发明提出的机器人砂带磨削系统中的自动后退方法利用对机器人运动停止事 件的监听，当机器人运动停止时，根据停止点坐标计算出合适的后退点坐标，并通过程序指 令使机器人运动到后退点，从而避开与磨削轮接触，避免对工件的过度磨削。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明提供的机器人砂带磨削系统中的自动后退方法流程图；
[0022] 图2为本发明提供的机器人砂带磨削系统中的自动后退过程原理图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具 体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描 述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有 技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用 的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本发明。
[0024] 请参照图1所示，图1为本发明提供的机器人砂带磨削系统中的自动后退方法流 程图。
[0025] 本实施例中机器人砂带磨削系统中的自动后退方法具体包括如下步骤：
[0026]S101、监视机器人停止事件。监视机器人停止事件的方式包括但不限于：通过磨削 系统自带的上位机软件对自身发出的停止机器人运动的命令监视机器人停止事件，或通过 机器人自身的运动状态监视机制监视机器人停止事件。
[0027] 于本实施例，以ABB工业机器人为例，可以在RAPID程序代码中使用 TriggStopProc语句添加对机器人运动停止事件的监测，也可以在上位机软件中，利用PC API中提供的Rapid.ExecutionStatusChanged事件添加对机器人运动停止的监测。下面以 在上位机中实现为例进行说明：
[0028] 使用C#语言，具体实现监测代码为：
[0029]ControllerLinked.Rapid.ExecutionStatusChanged+ =ExeStatusChanged；
[0030] 其中，ControllerLinked为上位机连接的机器人控制柜对象，ExeStatusChanged 为机器人停止事件处理函数。
[0031]S102、记录机器人停止运动时机器人工具末端点（TCP)在机器人基座标系中的位 姿信息，记为点P〇,并同时记录当前的加工程序指针所在的路径信息。其中，机器人TCP的 位姿信息不仅包括位置信息（X，Y，Z轴的坐标），还包括姿态信息（一般用四元数Q表示）。
[0032] 于本实施例中在ExeStatusChanged函数中添加如下代码即可实现：
[0033]p0 =tasks[0] ?GetRobTarget("toolO"，"wobjO");
[0034]pauseModule=task.MotionPointer.Module；
[0035]pauseRoutine=task.MotionPointer.Routine；
[0036] 其中，task表示当前机器人的主任务T_R0B1或者多任务系统中的运动任务，pO表 示机器人停止运动时TCP在机器人基座标系中的位姿信息，pauseModule和pauseRoutine 分别为机器人停止运动时RAPID程序指针所在程序模块和路径，其定义分别为：
[0037]Tasktask；
[0038]RobTargetp0 ；
[0039]StringpauseModule；
[0040]StringpauseRoutine；
[0041]S103、计算后退点pi。
[0042] 根据机器人磨削系统自身硬件布局特点，设定一个后退的比率值r，0〈r〈l;该r值 使后退点pl既能确定的避开与磨削轮接触又能保证在机器人TCP在后退的过程中不会发 生碰撞；后退点pl的计算公式如下：
[0043]pl=p0
[0044]pl.X=r*p0. X
[0045]pl.Y=r*p0. Y
[0046] 通过上述公式计算出来的后退点pl与p0之间只存在XY平面内的移动。
[0047] 于本实施例，如图2所示，图中0为基座标原点，Z为基座标Z轴，R为机器人，D1 为停止时的距离，D2为后退的距离，W为工件，M为磨削机。比率值r=后退的距离/停止 时的距离。在ExeStatusChanged函数中添加如下代码来实现对后退点pl的计算：
[0048]pl=p0 ；
[0049] pl.Trans.X= r*p0.Trans.X ；
[0050] pl.Trans.Y= r*p0.Trans.Y ；
[0051] 其中，pl的定义为：
[0052] RobTargetpl ；
[0053]S104、根据步骤S103中计算出的所述后退点pl，通过机器人程序指令，使机器人 运动到pl点。
[0054] 于本实施例中在机器人加工程序中添加一个程序模块，该模块只用来实现机器人 的后退功能，定义如下：
【主权项】
1. 一种机器人砂带磨削系统中的自动后退方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 5101、 监视机器人停止事件； 5102、 记录机器人停止运动时机器人TCP在机器人基座标系中的位姿信息，记为点p0， 并同时记录当前的加工程序指针所在的路径信息； 5103、 计算后退点pi ; 5104、 根据步骤S103中计算出的所述后退点pl，通过机器人程序指令，使机器人运动 到Pl点； 5105、 根据步骤S102中记录的所述路径信息，使机器人程序指针返回到原加工路径， 继续磨削工作。
2. 根据权利要求1所述的机器人砂带磨削系统中的自动后退方法，其特征在于，所述 步骤SlOl中监视机器人停止事件的方式包括但不限于： 通过磨削系统自带的上位机软件对自身发出的停止机器人运动的命令监视机器人停 止事件，或通过机器人自身的运动状态监视机制监视机器人停止事件。
3. 根据权利要求2所述的机器人砂带磨削系统中的自动后退方法，其特征在于，所述 步骤S102中的位姿信息包括位置信息和姿态信息。
4. 根据权利要求3所述的机器人砂带磨削系统中的自动后退方法，其特征在于，所述 步骤S103具体包括： 根据机器人磨削系统自身硬件布局特点，设定一个后退的比率值r，0〈r〈l ;该r值使后 退点Pl既能确定的避开与磨削轮接触又能保证在机器人TCP在后退的过程中不会发生碰 撞；后退点Pl的计算公式如下： pl = p0 pi. X = r*p0. X pl. Y = r*p0. Y 通过上述公式计算出来的后退点Pl与PO之间只存在XY平面内的移动。
【专利摘要】本发明公开一种机器人砂带磨削系统中的自动后退方法，该方法利用对机器人运动停止事件的监听，当机器人运动停止时，根据停止点坐标计算出合适的后退点坐标，并通过程序指令使机器人运动到后退点，从而避开与磨削轮接触，避免对工件的过度磨削。
【IPC分类】B25J9-18, G05B19-404
【公开号】CN104750025
【申请号】CN201510141275
【发明人】严思杰, 李勇华, 朱大虎, 陈巍, 张海洋, 丁汉, 赵欢
【申请人】华中科技大学无锡研究院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月27日