基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法，它包括步骤：S1.机器人控制器通过通信端口获取示教盒提供的运动轨迹；S2.把所述运动轨迹转化为空间直线或者空间圆弧；S3.通过坐标转换把所述空间直线转换为平面直线，把所述空间圆弧转化为平面圆弧；S4.利用实时插补算法计算平面直线插补和平面圆弧插补；S5.通过坐标转换把插补结果从平面结果转化为空间结果，得到示教要求的位姿；S6.将最终得到满足示教要求的位姿通过通信端口提供给机器人运动机构进行执行。有益效果在于：通过本发明方法可实现快速插补、多轴、多关节联动控制，其控制精度高。
【专利说明】基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及工业机器人运动控制【技术领域】，尤其涉及一种基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法，用于工业机器人高精度、高效率完成复杂动作。
【【背景技术】】
[0002]工业机器人实时插补是工业机器人运动核心技术之一，工业机器人的位置控制，通常采用示教再现的方法，即让机器人记住之前示教过的位置点，然后再重复这些位置点，因此，示教的位置点数越多，机器人运动越精确，但效率越低。为了解决这一问题，引入了工业机器人实时插补方法。
[0003]工业机器人实时插补方法包括空间直线插补、平面圆弧插补、空间圆弧插补，其方法的优劣直接影响工业机器人执行精度和效率，并且对工业机器人运动轨迹规划有很大的影响。工业机器人通常需要多轴、多关节联动，而多轴、多关节联动算法涉及到多坐标轴系统，属于高科技范畴，算法非常复杂，并且国外对我国技术上是封锁的，目前国内对于如何建立多坐标轴系统研究不多，由于算法复杂，难以应用到实际的工业机器人开发中，并且算法执行效率低、精度差，因此，如何找到一种既简单又高效的多坐标轴插补实现方法，成为了很重要的科研命题。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种可实现快速插补、多轴、多关节联动控制的基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法，它包括步骤:
[0006]S1、通过示教确定工业机器人的要求位姿，机器人控制器通过通信端口获取示教盒提供的运动轨迹；
[0007]S2、机器人控制器的中央处理器经过运算，把所述运动轨迹转化为空间直线或者空间圆弧；
[0008]S3、机器人控制器的中央处理器经过进一步运算，通过坐标转换把所述空间直线转换为平面直线，把所述空间圆弧转化为平面圆弧；
[0009]S4、机器人控制器的中央处理器经过又一步运算，利用实时插补算法计算平面直线插补和平面圆弧插补；
[0010]S5、机器人控制器的中央处理器经过再一步运算，通过坐标转换把插补结果从平面结果转化为空间结果，得到示教要求的位姿；
[0011]S6、机器人控制器的中央处理器将最终得到满足示教要求的位姿通过通信端口提供给机器人运动机构进行执行。
[0012]下面对上述技术方案进一步阐述:
[0013]进一步的，所述步骤S3中，将空间圆弧转化为平面圆弧的方法包括步骤:
[0014]S31)确定绝对坐标系o-xyz任意平面π中圆弧pf^2圆心坐标o' (XqJc^zq)JS点 Pi (xi, Yi, Z1),终点 p2 (x2, J2, Z2),始点 P1 的正切量为5
[0015]S32)在π平面上建立坐标系ο' -χ' j' z',设定圆弧ρβ2圆心在原点O’上,
始点Pl在O' 轴上，正切量6与0'太轴同向，则圆弧pG2是为以原点O’为圆心在平面ο, -Xf Y'上的逆时针圆弧；
[0016]S33)设:ο' -χ' y' z '在空间绝对坐标系o_xyz中的单位分量为？,_/5? ,并且
【权利要求】
1.一种基于空间坐标转换的工业机器人实时圆弧插补实现方法，其特征在于，它包括步骤: 51、通过示教确定工业机器人的要求位姿，机器人控制器通过通信端口获取示教盒提供的运动轨迹； 52、机器人控制器的中央处理器经过运算，把所述运动轨迹转化为空间直线或者空间圆弧； 53、机器人控制器的中央处理器经过进一步运算，通过坐标转换把所述空间直线转换为平面直线，把所述空间圆弧转化为平面圆弧； 54、机器人控制器的中央处理器经过又一步运算，利用实时插补算法计算平面直线插补和平面圆弧插补； 55、机器人控制器的中央处理器经过再一步运算，通过坐标转换把插补结果从平面结果转化为空间结果，得到示教要求的位姿； 56、机器人控制器的中央处理器将最终得到满足示教要求的位姿通过通信端口提供给机器人运动机构进行执行。
2.根据权利要求1所述基于空间坐标转化的工业机器人实时圆弧插补实现方法，其特征在于:所述步骤S3中，将空间圆弧转化为平面圆弧的方法包括步骤: 531)确定绝对坐标系o-xyz任意平面中圆弧pf^2圆心坐标o'(XtI, yci, Zci),始点P1U1, Y1, Z1),终点 P2(x2, y2, z2)，始点 P1 的正切量为α;); 532)在π平面上建立坐标系o'-χ, y' Z'，设定圆弧卩$2圆心在原点o’上，始点Pl在O' χ'轴上，正切量&与V j'轴同向，则圆弧卩1^2是为以原点o’为圆心在平面o' -χ' Y'上的逆时针圆弧； 533)设:ο'-χ , y丨Z'在空间绝对坐标系o-xyz中的单位分量为Hf ,并且
(p为正交矩阵)，求得o-xyz与o' -X' y1 Z1是转换 关系，即
(Ρτ为P的转置矩阵)，最终得:
即得到平 面圆弧插补与空间圆弧插补的转换关系； 534)根据所述转换关系，将空间圆弧转化为平面圆弧。
3.根据权利要求2所述基于空间坐标转化的工业机器人实时圆弧插补实现方法，其特征在于:所述步骤S5具体包括: S51)对于在绝对坐标系o-xyz中π平面上任意圆弧ρ02?在坐标系o' -χ' y' z'设定圆弧ρ?^2圆心在原点o’上,始点pi在o' χ'轴上，正切量&与o' y'轴同向，则圆弧Ρ--2为以原点o’为圆心，在平面ο, -χ, y,上的逆时针圆弧，设半径为R，则pi的坐标是P1 (R, 0,0), p2的坐标P2 (X2' , Y2' ,0)，根据χ'、y'轴方向上的进给Δχ'、Ay'来确定X、1、z轴上的进给Δ χ、Ay、Δ z ； 552)设进给Δχ'、Ay'、八1、八7、八2都只能是{1，0，-1},则1、7、2能否进给则取决于式6的计算结果，计算结果大于或等于1，则正进给；计算结果小于或者等于-1，则负进给；计算结果大于-1且小于1，则不进给； 553)当平面圆弧插 补完毕时，则空间圆弧插补完毕。
【文档编号】B25J9/16GK104070523SQ201310102259
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月27日 优先权日:2013年3月27日
【发明者】杨昊龙 申请人:深圳市生命之泉科技发展有限公司