一种焊接机械手及其路径学习方法与流程

技术特征：

1.一种焊接机械手及其路径学习方法，其特征在于：第1和第5个关节的转轴始终共面，5个关节上安装电机和编码器，编码器用于测量关节转动角度，测量结果通过数据线送计算机记录；第5个关节带有滑动伸缩杆以保证焊条与工件的接触；滑动伸缩杆由滑动箱(1)、滑动块(2)、滑动杆(3)和弹簧(4)组成；滑动箱(1)是一个带有立方体空腔的圆柱，一端与电机转轴固连，另一端与滑动杆(3)滑动连接；滑动杆(3)的一端与滑动箱(1)空腔内的滑动块(2)连接，另一端穿过弹簧(4)与末端执行器(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种焊接机械手及其路径学习方法，其特征在于：以O表示坐标系X₀Y₀Z₀的原点，O₁，…，O₅分别表示第1，2，…，5个坐标系的原点，长度、时间、角度、速度和角速度分别以毫米、秒、弧度、毫米/秒和弧度/秒为单位，且记

|OO₁|＝d₁，|O₂O₃|＝a₁，|O₃O₄|＝a₂

O₅与夹在末端执行器(5)上的焊条端点的距离为a₃，T表示各关节上的编码器的采样周期，分别表示第1，2，…，5个关节在第i个采样时刻的角位移，n+1为样本个数，||·||表示向量模，v表示焊接过程中焊条相对于焊缝的移动速度，对于i＝0，1，…，n，记

${\mathrm{\Θ}}_i={({\mathrm{\θ}}_1^{\left(i\right)},{\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)},...,{\mathrm{\θ}}_5^{\left(i\right)})}^T$

$A\left({\mathrm{\Θ}}_i\right)={\left(\begin{array}{c}{\mathrm{cos\θ}}_1^{\left(i\right)}(a_1{\mathrm{cos\θ}}_2^{\left(i\right)}+a_{2}cos({\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_3^{\left(i\right)}))+a_{3}cos({\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_3^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_4^{\left(i\right)}){\mathrm{cos\θ}}_5^{\left(i\right)}\\ {\mathrm{sin\θ}}_1^{\left(i\right)}(a_1{\mathrm{cos\θ}}_2^{\left(i\right)}+a_{2}cos({\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_3^{\left(i\right)}))-a_3{\mathrm{sin\θ}}_5^{\left(i\right)}\\ d_1-a_1{\mathrm{sin\θ}}_2^{\left(i\right)}-a_2\sin ({\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_3^{\left(i\right)})+a_5\sin ({\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_3^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_4^{\left(i\right)}){\mathrm{cos\θ}}_5^{\left(i\right)}\end{array}\right)}^T$

${\mathrm{\ω}}_{ij}=({\mathrm{\θ}}_j^{\left(i\right)}-{\mathrm{\θ}}_j^{(i-1)})v/\left|\right|A\left({\mathrm{\Θ}}_i\right)-A\left({\mathrm{\Θ}}_{i-1}\right)\left|\right|$

$t_i=\underset{k=1}{\overset{i}{\Σ}}\left|\right|A\left({\mathrm{\Θ}}_k\right)-A\left({\mathrm{\Θ}}_{k-1}\right)\left|\right|/v$

以t表示当前时刻，θ_j(t)表示t时刻第j个关节的实际角位移，表示变量赋值号，路径规划和焊接过程的程序为：

(1)焊条端点对准焊缝始点；对i＝1，2，…，n，j＝1，2，…，5，计算

$A\left({\mathrm{\Θ}}_i\right)={\left(\begin{array}{c}{\mathrm{cos\θ}}_1^{\left(i\right)}(a_1{\mathrm{cos\θ}}_2^{\left(i\right)}+a_{2}cos({\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_3^{\left(i\right)}))+a_{3}cos({\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_3^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_4^{\left(i\right)}){\mathrm{cos\θ}}_5^{\left(i\right)}\\ {\mathrm{sin\θ}}_1^{\left(i\right)}(a_1{\mathrm{cos\θ}}_2^{\left(i\right)}+a_{2}cos({\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_3^{\left(i\right)}))-a_3{\mathrm{sin\θ}}_5^{\left(i\right)}\\ d_1-a_1{\mathrm{sin\θ}}_2^{\left(i\right)}-a_2\sin ({\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_3^{\left(i\right)})+a_5\sin ({\mathrm{\θ}}_2^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_3^{\left(i\right)}+{\mathrm{\θ}}_4^{\left(i\right)}){\mathrm{cos\θ}}_5^{\left(i\right)}\end{array}\right)}^T$

$t_i=\underset{k=1}{\overset{i}{\Σ}}\left|\right|A\left({\mathrm{\Θ}}_k\right)-A\left({\mathrm{\Θ}}_{k-1}\right)\left|\right|/v$

${\mathrm{\ω}}_{ij}=({\mathrm{\θ}}_j^{\left(i\right)}-{\mathrm{\θ}}_j^{(i-1)})v/\left|\right|A\left({\mathrm{\Θ}}_i\right)-A\left({\mathrm{\Θ}}_{i-1}\right)\left|\right|$

(2)t＝0，i＝1；

(3)若对t＜t_i，对j＝1，2，…，5，第j个关节以角速度ω_ij旋转，否则

(4)若i＜n，转(3)；

(5)停止