利索能及
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专利号: 2020100698447
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种刀具轨迹生成方法,其特征在于,包括:分别获取与装配在机器人上的刀具对应的初始位姿信息集、第一位姿变换模型以及第二位姿变换模型,所述初始位姿信息集包括中心点三维坐标和多个刀位点位姿矢量,所述中心点坐标用以表征所述刀具所属的中心点在刀具坐标系下的位置,多个所述刀位点位姿矢量用以表征所述刀具所属的刀位点在工件坐标系下不同位置处的位姿,所述第一位姿变换模型用以表征从所述刀具坐标系统一到所述工件坐标系,所述第二位姿变换模型用以表征从所述工件坐标系统一到与所述机器人对应的机器人基坐标系;

根据所述第一位姿变换模型和所述中心点三维坐标分别对各所述刀位点位姿矢量进行变换,得到各所述刀位点位姿矢量在所述工件坐标系下一一对应的第一刀具位姿矢量;

根据所述第二位姿变换模型分别对各所述第一刀具位姿矢量进行变换,得到各所述第一刀具位姿矢量在所述机器人基坐标系下一一对应的第二刀具位姿矢量;

根据多个所述第二刀具位姿矢量构建刀具轨迹;

根据所述第一位姿变换模型和所述中心点三维坐标分别对各所述刀位点位姿矢量进行变换,得到各所述刀位点位姿矢量在所述工件坐标系下一一对应的第一刀具位姿矢量,具体包括:

分别对各所述刀位点位姿矢量进行分解,得到对应的刀位点三维坐标和与所述刀位点三维坐标一一对应的姿态矢量;

分别计算各所述刀位点三维坐标与所述中心点三维坐标之间的距离;

分别将各所述距离、与各所述距离一一对应的所述刀位点三维坐标以及与所述刀位点三维坐标一一对应的所述姿态矢量调入所述第一位姿变换模型,通过所述第一位姿变换模型分别对各所述距离、与各所述距离一一对应的所述刀位点三维坐标以及与所述刀位点三维坐标一一对应的所述姿态矢量进行线性变换,得到各所述刀位点位姿矢量在所述工件坐标系下一一对应的所述第一刀具位姿矢量;

所述第一位姿变换模型以第一公式表示,所述第一公式具体为:其中, 表示在所述工件坐标系 下的第i个所述第一刀具位姿矢量, 表示第i个所述刀位点三维坐标, 表示与第i个所述刀位点三维坐标一一对应的所述姿态矢量,表示与第i个所述刀位点三维坐标一一对应的所述距离,i为正整数;

所述第二位姿变换模型以第二公式表示,所述第二公式具体为:其中, 表示在所述机器人基坐标系 下的第i个所述第二刀具位姿矢量, 表示从所述工件坐标系 到所述机器人基坐标系 的预设位姿变换矩阵, 表示在所述工件坐标系 下的第i个所述第一刀具位姿矢量,i为正整数。

2.根据权利要求1所述的刀具轨迹生成方法,其特征在于,根据多个所述第二刀具位姿矢量构建刀具轨迹,具体包括:

分别获取机器人逆运动学模型和机器人轨迹规划模型;

根据所述机器人逆运动学模型分别对各所述第二刀具位姿矢量进行求解,得到与各所述第二刀具位姿矢量一一对应的最佳机器人关节角参数组;

根据所述机器人轨迹规划模型对多个所述最佳机器人关节角参数组进行轨迹规划,得到最佳机器人运动轨迹;

将所述最佳机器人运动轨迹配置为所述刀具轨迹。

3.一种刀具轨迹生成装置,其特征在于,包括:位姿数据获取模块,用于分别获取与装配在机器人上的刀具对应的初始位姿信息集、第一位姿变换模型以及第二位姿变换模型,所述初始位姿信息集包括中心点三维坐标和多个刀位点位姿矢量,所述中心点坐标用以表征所述刀具所属的中心点在刀具坐标系下的位置,多个所述刀位点位姿矢量用以表征所述刀具所属的刀位点在工件坐标系下不同位置处的位姿,所述第一位姿变换模型用以表征从所述刀具坐标系统一到所述工件坐标系,所述第二位姿变换模型用以表征从所述工件坐标系统一到与所述机器人对应的机器人基坐标系;

第一位姿变换模块,用于根据所述第一位姿变换模型和所述中心点三维坐标分别对各所述刀位点位姿矢量进行变换,得到各所述刀位点位姿矢量在所述工件坐标系下一一对应的第一刀具位姿矢量;

第二位姿变换模块,用于根据所述第二位姿变换模型分别对各所述第一刀具位姿矢量进行变换,得到各所述第一刀具位姿矢量在所述机器人基坐标系下一一对应的第二刀具位姿矢量;

刀具轨迹构建模块,用于根据多个所述第二刀具位姿矢量构建刀具轨迹;

所述第一位姿变换模块具体用于:

分别对各所述刀位点位姿矢量进行分解,得到对应的刀位点三维坐标和与所述刀位点三维坐标一一对应的姿态矢量;

分别计算各所述刀位点三维坐标与所述中心点三维坐标之间的距离;

分别将各所述距离、与各所述距离一一对应的所述刀位点三维坐标以及与所述刀位点三维坐标一一对应的所述姿态矢量调入所述第一位姿变换模型,通过所述第一位姿变换模型分别对各所述距离、与各所述距离一一对应的所述刀位点三维坐标以及与所述刀位点三维坐标一一对应的所述姿态矢量进行线性求解,得到各所述刀位点位姿矢量在所述工件坐标系下一一对应的所述第一刀具位姿矢量;

所述第一位姿变换模型以第一公式表示,所述第一公式具体为:其中, 表示在所述工件坐标系 下的第i个所述第一刀具位姿矢量, 表示第i个所述刀位点三维坐标, 表示与第i个所述刀位点三维坐标一一对应的所述姿态矢量,表示与第i个所述刀位点三维坐标一一对应的所述距离,i为正整数;

所述第二位姿变换模型以第二公式表示,所述第二公式具体为:其中, 表示在所述机器人基坐标系 下的第i个所述第二刀具位姿矢量, 表示从所述工件坐标系 到所述机器人基坐标系 的位姿变换矩阵, 表示在所述工件坐标系 下的第i个所述第一刀具位姿矢量,i为正整数。

4.根据权利要求3所述的刀具轨迹生成装置,其特征在于,所述刀具轨迹构建模块具体用于:

分别获取机器人逆运动学模型和机器人轨迹规划模型;

根据所述机器人逆运动学模型分别对各所述第二刀具位姿矢量进行求解,得到与各所述第二刀具位姿矢量一一对应的最佳机器人关节角参数组;

根据所述机器人轨迹规划模型对多组所述最佳机器人关节角参数组进行轨迹规划,得到最佳机器人运动轨迹;

将所述最佳机器人运动轨迹配置为所述刀具轨迹。

5.一种铣削机器人,其特征在于,包括:存储器和与所述存储器耦合的处理器,所述存储器被配置为存储刀具轨迹数控程序和初始位置信息集,所述处理器被配置为加载并运行所述刀具轨迹数控程序以实现如权利要求1至2任一项所述的刀具轨迹生成方法所执行的操作步骤。