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CN116100549B - 机器人加工轨迹设计方法、控制装置及介质 - Google Patents

机器人加工轨迹设计方法、控制装置及介质 Download PDF

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CN116100549B CN202310107846.4A CN202310107846A CN116100549B CN 116100549 B CN116100549 B CN 116100549B CN 202310107846 A CN202310107846 A CN 202310107846A CN 116100549 B CN116100549 B CN 116100549B
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Abstract

本发明提供了一种机器人加工轨迹设计方法、控制装置及介质，涉及机器人加工技术领域。机器人加工轨迹设计方法包括：建立机器人加工系统的三维数据模型；将三维数据模型加载至仿真环境中，定义加工工具的工具坐标；根据待加工工件上所有的制造特征分别生成各自的制造特征坐标；根据待加工工件的加工工序对所有的制造特征坐标进行排序；调整工具坐标按照顺序依次与每个制造特征坐标对应重合；分别确定工具坐标与每个制造特征坐标重合时的机器人的位姿；根据机器人的全部位姿生成机器人加工轨迹。本发明的机器人加工轨迹设计方法，能够合理规划机器人的加工轨迹，大幅提升机器人加工轨迹的试教效率和加工精度。

Description

机器人加工轨迹设计方法、控制装置及介质
技术领域
本发明涉及机器人加工技术领域，特别涉及一种机器人加工轨迹设计方法、控制装置及介质。
背景技术
工业机器人技术在经历了半个世纪的发展，逐渐形成一种新兴技术。同时，工业机器人也成为了一门增长较快的新兴产业。目前，工业机器人广泛应用于工厂生产中，主要应用在产品检验、装配、搬运、包装、喷涂等具有重复性的生产制造加工过程；在一些加工精度要求不高的轻切削加工场合，工业机器人逐渐取代传统数控机床进行铣削加工。工业机器人其实就是机械手臂，是一种按照一定轨迹来实现特定加工的自动化工业产品。目前绝大多数机器人是通过人工示教方式来实现机器人运行轨迹，但人工示教方法效率慢、精度低等缺陷。
针对以上问题，亟需一种效率、精度高的机器人加工轨迹设计方法。
发明内容
本发明提供了一种机器人加工轨迹设计方法、控制装置及介质，能够实现高效率高精度的机器人运行轨迹设计。
所述技术方案如下：
一方面，提供了一种机器人加工轨迹设计方法，适用于机器人加工系统，所述机器人加工系统包括机器人、工装，所述机器人的末端设有加工工具，所述工装设有夹具，所述夹具用于夹紧固定待加工工件；
所述机器人加工轨迹设计方法包括：
建立所述机器人加工系统的三维数据模型；
将所述三维数据模型加载至仿真环境中，定义所述加工工具的工具坐标(Xa，Ya，Za)；
根据所述待加工工件上所有的制造特征分别生成各自的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)；
根据所述待加工工件的加工工序对所有的所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)进行排序；
调整所述工具坐标(Xa，Ya，Za)按照顺序依次与每个所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)对应重合；
分别确定所述工具坐标(Xa，Ya，Za)与每个所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)重合时的所述机器人的位姿；
根据所述机器人的全部位姿生成机器人加工轨迹。
在一些实施例中，所述机器人加工轨迹包括进给轨迹；
所述机器人加工轨迹设计方法包括：
根据所述制造特征生成目标进给轨迹；
在所述目标进给轨迹上间隔插补多个插补坐标(XL，YL，ZL)；
调整所述工具坐标(Xa，Ya，Za)按照顺序依次与每个所述插补坐标(XL，YL，ZL)对应重合；
分别确定所述工具坐标(Xa，Ya，Za)与每个所述插补坐标(XL，YL，ZL)重合时的所述机器人的位姿；
根据所述机器人的全部位姿生成所述进给轨迹。
在一些实施例中，所述制造特征包括钻孔特征，所述目标进给轨迹包括直线轨迹，所述直线轨迹与所述制造特征的轴线方向平行；
和/或，
所述制造特征包括铣削特征，所述目标进给轨迹包括圆弧轨迹，所述圆弧轨迹与所述铣削特征所在平面平行。
在一些实施例中，所述目标进给轨迹包括直线轨迹时，所述在所述目标进给轨迹上间隔插补多个插补坐标(XL，YL，ZL)，包括：
获取所述直线轨迹的开始坐标(X1，Y1，Z1)和终点坐标(X2，Y2，Z2)；
确定插补次数N1；
所述插补坐标(XL，YL，ZL)通过公式(1)计算：
ΔX、ΔY、ΔZ通过公式(2)计算：
其中，所述插补次数N1为大于等于0的整数。
在一些实施例中，所述插补次数N1＝c×S，其中，c为系数，S为所述直线轨迹的长度；
当所述直线轨迹的长度S在0-20mm范围，c的取值范围为100-200；
当所述直线轨迹的长度S超过20mm，c的取值范围为200-500。
在一些实施例中，所述目标进给轨迹包括圆弧轨迹，且所述圆弧轨迹位于Y-Z平面内时，所述在所述目标进给轨迹上间隔插补多个插补坐标(XL，YL，ZL)，包括：
获取所述圆弧轨迹的圆心坐标(Xo，Yo，Zo)、半径R、起始角α、圆弧圆心角θ；
确定插补次数N2；
所述插补坐标(XL，YL，ZL)通过公式(3)计算：
其中，Δθ＝θ/(n2+1)，所述插补次数N2为大于等于0的整数。
在一些实施例中，所述插补次数N2＝c×θ×R，其中，c为系数，θ为所述圆弧轨迹的弧度制的圆弧圆心角，R为所述圆弧轨迹的半径；
当θ×R在0-20mm范围，c的取值范围为100-200；
当θ×R超过20mm，c的取值范围为200-500。
在一些实施例中，所述机器人加工系统的三维数据模型的比例为1:1。
在一些实施例中，所述将所述三维数据模型加载至仿真环境之前，还包括：
将所述三维数据模型进行轻量化转换。
在一些实施例中，所述根据所述待加工工件上所有的制造特征分别生成各自的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)，包括：
提取所述待加工工件的制造特征的几何特征；
将所述几何特征依次投影至基准平面，生成所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)。
另一方面，提供了一种控制装置，适用于机器人加工系统，所述机器人加工系统包括机器人、工装，所述控制装置分别与所述机器人、所述工装电性连接；
所述控制装置包括：
建模模块，所述建模模块用于建立所述机器人加工系统的三维数据模型；
仿真模块，所述仿真模块用于加载所述三维数据模块；
定位模块，所述定位模块用于定义所述加工工具的工具坐标(Xa，Ya，Za)，以及根据所述待加工工件上所有的制造特征分别生成各自的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)；
排序模块，所述排序模块用于根据所述待加工工件的加工工序对所有的所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)进行排序；
位姿确定模块，所述位姿确定模块用于调整所述工具坐标(Xa，Ya，Za)按照顺序依次与每个所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)对应重合，并分别确定所述工具坐标(Xa，Ya，Za)与每个所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)重合时的所述机器人的位姿；
轨迹生成模块，所述轨迹生成模块用于根据所述机器人的全部位姿生成机器人加工轨迹。
在一些实施例中，所述机器人加工系统包括：作业模组、工装和刀具库模组；
所述作业模组包括机器人和电主轴，所述电主轴连接于所述机器人的末端，所述电主轴可拆卸地连接有至少一个加工工具；
所述工装位于所述机器人的一侧，所述工装用于夹紧待加工工件；所述机器人的刚度大于或等于所述待加工工件所需的切削力；
所述刀具库模组位于所述机器人的另一侧，所述刀具库模组中存储有至少一个加工工具；
所述机加工系统被配置为，所述机器人带动所述电主轴沿第一目标轨迹运动至所述刀具库模组位置，所述电主轴在所述刀具库模组上连接或更换所述至少一个加工工具；所述机器人带动所述电主轴沿第二目标轨迹运动至所述工装位置，所述电主轴驱动所述至少一个加工工具运行，对所述待加工工件进行机加工。
另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明所述的方法。
本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明的机器人加工轨迹设计方法，适用于机器人加工系统，能够合理规划机器人的加工轨迹，大幅提升机器人加工轨迹的试教效率，缩短机器人加工系统的调试周期，降低调试成本；并能提升待加工工件的几何尺寸精度，使得制孔精度提升至±0.1mm，铣削表面粗糙度Ra6.3等级以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的机器人加工轨迹设计方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的机器人加工系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的待加工工件的局部结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供的机器人加工轨迹设计方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的直线轨迹的示意图；
图6是本发明实施例提供的圆弧轨迹的示意图；
图7是本发明实施例提供的圆弧轨迹的插补示意图；
图8是本发明另一实施例提供的机器人加工轨迹设计方法的流程示意图；
图9是本发明实施例提供的控制装置的结构示意图。
图中的附图标记分别表示为：
1、作业模组；
11、机器人；12、电主轴；13、加工工具；
2、工装；
3、刀具库模组；
4、待加工工件；411、切断部；412、圆孔部；413、腰孔部；
5、建模模块；6、仿真模块；7、定位模块；8、排序模块；9、位姿确定模块；10、轨迹生成模组。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
应理解，在本发明中“电连接”可理解为元器件物理接触并电导通；也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式。“通信连接”可以指电信号传输，包括无线通信连接和有线通信连接。无线通信连接不需要实体媒介，且不属于对产品构造进行限定的连接关系。“连接”、“相连”均可以指一种机械连接关系或物理连接关系，即A与B连接或A与B相连可以指，A与B之间存在紧固的构件(如螺钉、螺栓、铆钉等)，或者A与B相互接触且A与B难以被分离。
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。
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实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的机器人加工轨迹设计方法的流程示意图；图2是本发明实施例提供的机器人加工系统的结构示意图；图3是本发明实施例提供的待加工工件的局部结构示意图。
一方面，结合图1-3所示，本实施例提供了一种机器人加工轨迹设计方法，适用于机器人加工系统，机器人加工系统包括机器人11、工装2，机器人11的末端设有加工工具13，工装2设有夹具，夹具用于夹紧固定待加工工件4。
机器人加工轨迹设计方法包括：
S1、建立机器人加工系统的三维数据模型。
S2、将三维数据模型加载至仿真环境中，定义加工工具13的工具坐标(Xa，Ya，Za)。
S3、根据待加工工件4上所有的制造特征分别生成各自的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)。
S4、根据待加工工件4的加工工序对所有的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)进行排序。
S5、调整工具坐标(Xa，Ya，Za)按照顺序依次与每个制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)对应重合。
S6、分别确定工具坐标(Xa，Ya，Za)与每个制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)重合时的机器人11的位姿，确保机器人11不会与工装2或待加工工件4产生干涉。
S7、根据机器人的全部位姿生成机器人加工轨迹。
本发明的机器人加工轨迹设计方法，适用于机器人加工系统，能够合理规划机器人的加工轨迹，大幅提升机器人加工轨迹的试教效率，缩短机器人加工系统的调试周期，降低调试成本；并能提升待加工工件4的几何尺寸精度，使得制孔精度提升至±0.1mm，铣削表面粗糙度Ra6.3等级以上。
可以理解的，本实施例中的加工工具13包括钻头、铣刀、镗刀、锯刀等等，机器人加工系统能够对待加工工件4执行各种不同工艺的加工，这包括但不限于锯切、车削、铣削、钻孔、镗孔、打磨等等。
其中，待加工工件4包括金属、木材等产品，例如车辆顶边梁等型材。待加工工件4上的制造特征包括但不限于加工孔、加工面等等。可选地，参考图3，制造特征包括切断部411、圆孔部412、腰孔部413等等，这些制造特征分别位于待加工工件4的表面，机器人11按照本实施例输出的机器人加工轨迹，带动加工工具13依次移动到每个制造特征位置，并分别按照特定的工艺完成制造特征的加工。
在一些可能的实现方式中，步骤S7之后，将所生成的机器人加工轨迹进行综合优化调整，将该机器人加工轨迹导入机器人11的控制系统中，该机器人11运行校验轨迹，实现机器人11对待加工工件进行加工。
在一些可能的实现方式中，步骤S2中，还包括在仿真环境中定义工装2、加工工具13等部件的运行动作。
在步骤S6中，确定机器人11的位姿包括调整机器人11中所有关节臂的方向和角度，从而在确保工具坐标(Xa，Ya，Za)与每个制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)重合时，加工工具13处于预期的角度和位置，机器人11的关节臂与其它部件没有干涉影响。此外，机器人11的位姿还需考虑与上下游位姿之间的空间距离，使得机器人11能够利用较小幅度的移动实现相邻位姿的转换，从而实现缩短工作节拍，提高工作效率，降低工作成本等效果。
在一些可能的实现方式中，参考图2、3所示，机器人加工系统包括作业模组1、工装2和刀具库模组3。
作业模组1包括机器人11和电主轴12，电主轴12连接于机器人11的末端，电主轴12可拆卸地连接有至少一个加工工具13；工装2位于机器人11的一侧，工装2用于夹紧待加工工件4；机器人11的刚度大于或等于待加工工件4所需的切削力；刀具库模组3位于机器人11的另一侧，刀具库模组3中存储有至少一个加工工具13(图中未示出)。
机器人加工系统被配置为，机器人11带动电主轴12沿第一目标轨迹运动至刀具库模组3位置，电主轴12在刀具库模组3上连接或更换至少一个加工工具13；机器人11带动电主轴12沿第二目标轨迹运动至工装2位置，电主轴12驱动至少一个加工工具13运动，对待加工工件4进行机加工。
其中第一目标轨迹、第二目标轨迹中的至少之一通过本实施例的机器人加工轨迹设计方法确定。
可选地，机器人11的作业范围以机器人11的椭球刚度控制区为基准，在机器人11的椭球刚度控制区范围内，机器人11的末端刚度均大于或等于待加工工件4所需的切削力，从而能够确保机加工系统的作业精度。
该实施例的机器人加工系统，机器人11末端集成电主轴12，电主轴12能够可拆卸地连接多种加工工具13，在机器人11的驱动下，对待加工工件4进行机加工；待加工工件4利用工装2夹紧固定在机器人11的作业范围，并保证在这一范围内的机器人11刚度大于或等于待加工工件4的切削力，从而避免机器人11的受力超过阈值出现轨迹偏差、震颤等问题，影响机器人加工系统的加工精度。
在一些实施例中，步骤S1中包括利用制图软件建立机器人加工系统的空间模型。制图软件包括但不限于3DMAX、SoftImage、Maya、UG以及AutoCAD等等。
可选地，机器人加工系统的三维数据模型的比例为1:1，利用1:1比例的三维数据模型有利于保证加工轨迹的设计精度。
在一些实施例中，机器人加工轨迹包括进给轨迹，进给轨迹是指机器人1的末端带动加工工具13完成制造特征加工的移动轨迹。
结合图4所示，机器人加工轨迹设计方法包括：
S8、根据制造特征生成目标进给轨迹。目标进给轨迹是完成制造特征加工的加工工具13的期望路径。
例如利用钻头类的加工工具13加工圆孔部412，且钻头的直径与圆孔部412的内径相同时，目标进给轨迹是与圆孔部412的轴线重合的直线。
S9、在目标进给轨迹上间隔插补多个插补坐标(XL，YL，ZL)。
S10、调整工具坐标(Xa，Ya，Za)按照顺序依次与每个插补坐标(XL，YL，ZL)对应重合。
S11、分别确定工具坐标(Xa，Ya，Za)与每个插补坐标(XL，YL，ZL)重合时的机器人11的位姿。
S12、根据机器人11的全部位姿生成进给轨迹。
机器人通常是在预设的坐标点之间移动，但是由于机器人的结构的限制，机器人在相邻两个坐标点之间移动时，机器人的末端并非是沿直线移动，而可能沿弧线、折线或者更复杂的空间路径移动。这种特性导致机器人并不能完全按照目标进给轨迹移动，这种移动特点会大大降低机器人加工系统的加工精度。
本实施例中，在目标进给轨迹上间隔的插补多个插补坐标(XL，YL，ZL)，从而缩短机器人11进行定位的相邻的两个坐标之间的间距，使得机器人11的实际空间路径无限地接近于目标进给轨迹，进而大大提高待加工工件4的加工精度。
在一些实施例中，制造特征包括钻孔特征，目标进给轨迹包括直线轨迹，直线轨迹与制造特征的轴线方向平行。
在一些实施例中，制造特征包括铣削特征，目标进给轨迹包括圆弧轨迹，圆弧轨迹与铣削特征所在平面平行。
在一些实施例中，结合图5所示，目标进给轨迹包括直线轨迹时，在目标进给轨迹上间隔插补多个插补坐标(XL，YL，ZL)，包括：
获取直线轨迹的开始坐标(X1，Y1，Z1)和终点坐标(X2，Y2，Z2)。
确定插补次数N1。
插补坐标(XL，YL，ZL)通过公式(1)计算：
ΔX、ΔY、ΔZ通过公式(2)计算：
其中，插补次数N1为大于等于0的整数。
利用本实施例提供的插补方法，能够提高沿直线轨迹进行加工的制造特征的加工精度。
在一些实施例中，插补次数N1＝c×S，其中，c为系数，S为直线轨迹的长度；当直线轨迹的长度S在0-20mm范围，c的取值范围为100-200；当直线轨迹的长度S超过20mm，c的取值范围为200-500。
按照本实施例的方法确定插补次数N1，能够根据不同直线轨迹的制造特征进行适应性调整，既能提升不同的制造特征的加工精度，又可以保证制造特征的加工节拍，确保机器人加工系统的加工精度和加工效率。
在一些实施例中，结合图6、7所示，目标进给轨迹包括圆弧轨迹，且圆弧轨迹位于Y-Z平面内时，在目标进给轨迹上间隔插补多个插补坐标(XL，YL，ZL)，包括：
获取圆弧轨迹的圆心坐标(Xo，Yo，Zo)、半径R、起始角α、圆弧圆心角θ。
确定插补次数N2。
插补坐标(XL，YL，ZL)通过公式(3)计算：
其中，Δθ＝θ/(N2+1)，插补次数N2为大于等于0的整数。
利用本实施例提供的插补方法，能够提高沿圆弧轨迹进行加工的制造特征的加工精度。
在一些实施例中，插补次数N2＝c×θ×R，其中，c为系数，θ为圆弧轨迹的弧度制的圆弧圆心角，R为圆弧轨迹的半径；当θ×R在0-20mm范围，c的取值范围为100-200；当θ×R超过20mm，c的取值范围为200-500。
按照本实施例的方法确定插补次数N2，能够根据不同圆弧轨迹的制造特征进行适应性调整，既能提升不同的制造特征的加工精度，又可以保证制造特征的加工节拍，确保机器人加工系统的加工精度和加工效率。
可以理解的，目标进给轨迹可以同时包括直线轨迹和圆弧轨迹，此时可以分别对直线轨迹和圆弧轨迹进行插补，从而实现复杂的制造特征的进给轨迹确定。
结合图8所示，在一些实施例中，步骤S2将三维数据模型加载至仿真环境之前，还包括：S13、将三维数据模型进行轻量化转换。
三维模型分不同格式，内存占比也稍有不同，不过一般都会比二维图片大好几倍，甚至有些大模型内存可高达上百G甚至更多。当三维模型加载至仿真环境中后，会给仿真环境造成巨大的运算压力，导致仿真环境运行卡顿。因此，在步骤S2之前，将三维数据模型进行轻量化转换，不仅可以尽可能保障三维模型的精度，还能最优化减少模型面数，达成适用于仿真场景的最佳效果。
在一些实施例中，根据待加工工件上所有的制造特征分别生成各自的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)，包括：提取待加工工件的制造特征的几何特征；将几何特征依次投影至基准平面，生成制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)。
本实施例的机器人加工轨迹设计方法，通过将制造特征的几何特征投影到基准平面生成相应的制造特征坐标，从而准确获取制造特征的空间位置。
另一方面，结合图9所示，本实施例提供了一种控制装置，适用于机器人加工系统，机器人加工系统包括机器人11、工装2，控制装置分别与机器人11、工装2电性连接。
控制装置包括：
建模模块5，建模模块5用于建立机器人加工系统的三维数据模型。
仿真模块6，仿真模块6用于加载三维数据模块。
定位模块7，定位模块8用于定义加工工具的工具坐标(Xa，Ya，Za)，以及根据待加工工件上所有的制造特征分别生成各自的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)。
排序模块8，排序模块8用于根据待加工工件的加工工序对所有的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)进行排序。
位姿确定模块9，位姿确定模块9用于调整工具坐标(Xa，Ya，Za)按照顺序依次与每个制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)对应重合，并分别确定工具坐标(Xa，Ya，Za)与每个制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)重合时的机器人的位姿。
轨迹生成模块10，轨迹生成模块10用于根据机器人的全部位姿生成机器人加工轨迹。
本发明的控制装置，适用于机器人加工系统，能够合理规划机器人的加工轨迹，大幅提升机器人加工轨迹的试教效率，缩短机器人加工系统的调试周期，降低调试成本；并能提升待加工工件的几何尺寸精度，使得制孔精度提升至±0.1mm，铣削表面粗糙度Ra6.3等级以上。
在一些实施例中，在一些可能的实现方式中，参考图2、3所示，机器人加工系统包括作业模组1、工装2和刀具库模组3。
作业模组1包括机器人11和电主轴12，电主轴12连接于机器人11的末端，电主轴12可拆卸地连接有至少一个加工工具13；工装2位于机器人11的一侧，工装2用于夹紧待加工工件4；机器人11的刚度大于或等于待加工工件4所需的切削力；刀具库模组3位于机器人11的另一侧，刀具库模组3中存储有至少一个加工工具13(图中未示出)。
机器人加工系统被配置为，机器人11带动电主轴12沿第一目标轨迹运动至刀具库模组3位置，电主轴12在刀具库模组3上连接或更换至少一个加工工具13；机器人11带动电主轴12沿第二目标轨迹运动至工装2位置，电主轴12驱动至少一个加工工具13运动，对待加工工件4进行机加工。
其中第一目标轨迹、第二目标轨迹中的至少之一通过本实施例的控制装置确定。
可选地，机器人11的作业范围以机器人11的椭球刚度控制区为基准，在机器人11的椭球刚度控制区范围内，机器人11的末端刚度均大于或等于待加工工件4所需的切削力，从而能够确保机加工系统的作业精度。
另一方面，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有指令，指令被处理器执行时，使处理器执行本发明的方法。
本实施例的计算机可读存储介质可以使得处理器执行本发明的机器人加工轨迹设计方法，具有本文所有实施例的全部有益技术效果。
在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机器人加工轨迹设计方法，其特征在于，适用于机器人加工系统，所述机器人加工系统包括机器人、工装，所述机器人的末端设有加工工具，所述工装设有夹具，所述夹具用于夹紧固定待加工工件；
所述机器人加工轨迹设计方法包括：
建立所述机器人加工系统的三维数据模型；
将所述三维数据模型加载至仿真环境中，定义所述加工工具的工具坐标(Xa，Ya，Za)；
根据所述待加工工件上所有的制造特征分别生成各自的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)；
根据所述待加工工件的加工工序对所有的所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)进行排序；
调整所述工具坐标(Xa，Ya，Za)按照顺序依次与每个所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)对应重合；
分别确定所述工具坐标(Xa，Ya，Za)与每个所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)重合时的所述机器人的位姿；
根据所述机器人的全部位姿生成机器人加工轨迹；
所述机器人加工轨迹包括进给轨迹时，所述机器人加工轨迹设计方法包括：
根据所述制造特征生成目标进给轨迹；
在所述目标进给轨迹上间隔插补多个插补坐标(XL，YL，ZL)；
调整所述工具坐标(Xa，Ya，Za)按照顺序依次与每个所述插补坐标(XL，YL，ZL)对应重合；
分别确定所述工具坐标(Xa，Ya，Za)与每个所述插补坐标(XL，YL，ZL)重合时的所述机器人的位姿；
根据所述机器人的全部位姿生成所述进给轨迹；
所述目标进给轨迹包括直线轨迹时，所述在所述目标进给轨迹上间隔插补多个插补坐标(XL，YL，ZL)，包括：
获取所述直线轨迹的开始坐标(X1，Y1，Z1)和终点坐标(X2，Y2，Z2)；
确定插补次数N1；
所述插补坐标(XL，YL，ZL)通过公式(1)计算：
ΔZ、ΔY、ΔZ通过公式(2)计算：
其中，所述插补次数N1为大于等于0的整数；
所述目标进给轨迹包括圆弧轨迹，且所述圆弧轨迹位于Y-Z平面内时，所述在所述目标进给轨迹上间隔插补多个插补坐标(XL，YL，ZL)，包括：
获取所述圆弧轨迹的圆心坐标(Xo，Yo，Zo)、半径R、起始角α、圆弧圆心角θ；
确定插补次数N2；
所述插补坐标(XL，YL，ZL)通过公式(3)计算：
其中，Δθ＝θ/(N2+1)，所述插补次数N2为大于等于0的整数。
2.根据权利要求1所述的机器人加工轨迹设计方法，其特征在于，所述制造特征包括钻孔特征，所述目标进给轨迹包括直线轨迹，所述直线轨迹与所述制造特征的轴线方向平行；
和/或，
所述制造特征包括铣削特征，所述目标进给轨迹包括圆弧轨迹，所述圆弧轨迹与所述铣削特征所在平面平行。
3.根据权利要求2所述的机器人加工轨迹设计方法，其特征在于，所述插补次数N1＝c×S，其中，c为系数，S为所述直线轨迹的长度；
当所述直线轨迹的长度S在0-20mm范围，c的取值范围为100-200；
当所述直线轨迹的长度S超过20mm，c的取值范围为200-500。
4.根据权利要求2所述的机器人加工轨迹设计方法，其特征在于，所述插补次数N2＝c×θ×R，其中，c为系数，θ为所述圆弧轨迹的弧度制的圆弧圆心角，R为所述圆弧轨迹的半径；
当θ×R在0-20mm范围，c的取值范围为100-200；
当θ×R超过20mm，c的取值范围为200-500。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人加工轨迹设计方法，其特征在于，所述根据所述待加工工件上所有的制造特征分别生成各自的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)，包括：
提取所述待加工工件的制造特征的几何特征；
将所述几何特征依次投影至基准平面，生成所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)。
6.一种控制装置，其特征在于，适用于机器人加工系统，所述机器人加工系统包括机器人、工装，所述控制装置分别与所述机器人、所述工装电性连接；
所述控制装置采用权利要求1至5中任一项所述的机器人加工轨迹设计方法；
所述控制装置包括：
建模模块，所述建模模块用于建立所述机器人加工系统的三维数据模型；
仿真模块，所述仿真模块用于加载所述三维数据模块；
定位模块，所述定位模块用于定义所述加工工具的工具坐标(Xa，Ya，Za)，以及根据所述待加工工件上所有的制造特征分别生成各自的制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)；
排序模块，所述排序模块用于根据所述待加工工件的加工工序对所有的所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)进行排序；
位姿确定模块，所述位姿确定模块用于调整所述工具坐标(Xa，Ya，Za)按照顺序依次与每个所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)对应重合，并分别确定所述工具坐标(Xa，Ya，Za)与每个所述制造特征坐标(Xb，Yb，Zb)重合时的所述机器人的位姿；
轨迹生成模块，所述轨迹生成模块用于根据所述机器人的全部位姿生成机器人加工轨迹。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述指令被处理器执行时，使所述处理器执行权利要求1-5中任一项所述的方法。
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