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专利号: 2024118408343
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机器人涂胶轨迹误差补偿方法,其特征在于,所述机器人涂胶轨迹误差补偿方法,包括:步骤1、基于网格背景获取机器人根据目标轨迹点进行涂胶的轨迹图像;

步骤2、提取轨迹图像中的初始轨迹点,通过有限单元法逆向求解方式对每一初始轨迹点进行矫正,采用B样条曲线对矫正后的初始轨迹点进行拟合得到最终的实际轨迹点;

步骤3、根据胶液落点理论模型得到目标轨迹点的胶液落点偏移量,其中,所述胶液落点理论模型,构建过程如下:已知机器人的运动位置和运动时间间隔,机器人末端执行器的速度 计算公式如下:;

式中, 表示第 个目标轨迹点对应的机器人末端执行器的速度, 表示第 个目标轨迹点的坐标, 表示第 个目标轨迹点的坐标, 表示运动时间间隔;

速度方向角的正弦值和余弦值计算公式如下:;

式中, 表示第 个目标轨迹点对应的机器人末端执行器的速度方向角的正弦值,表示第 个目标轨迹点对应的机器人末端执行器的速度方向角的余弦值;

已知胶液从喷头向下喷射的速度为 ,喷头到作业面的高度为 ,则胶液滴落的时间的计算公式如下:;

式中, 为重力加速度;

则胶液的偏离半径计算公式如下:

同时考虑高速工况下机器人机构变形的影响,取机构变形系数为 ,则胶液落点偏移量计算公式如下:;

式中,表示第 个目标轨迹点对应的胶液的偏离半径, 表示在 轴上的胶液落点偏移量, 表示在 轴上的胶液落点偏移量;

步骤4、根据偏转角度对实际轨迹点进行偏转得到偏转轨迹点,根据目标轨迹点和偏转轨迹点得到补偿轨迹点;

步骤5、在补偿轨迹点上叠加胶液落点偏移量得到涂胶偏移轨迹点,并基于涂胶偏移轨迹点和目标轨迹点计算得到第一误差量;

步骤6、持续增量更新偏转角度,并重新返回步骤4,直至偏转角度超过偏转范围,得到多个补偿轨迹点以及对应的第一误差量,取第一误差量最小的补偿轨迹点作为优化后的目标轨迹点;

步骤7、根据优化后的目标轨迹点控制机器人进行涂胶,并得到优化后的实际轨迹点,计算优化后的实际轨迹点与目标轨迹点之间的第二误差量,若第二误差量满足精度要求,则输出优化后的目标轨迹点,并结束;否则返回步骤1重新执行。

2.根据权利要求1所述的机器人涂胶轨迹误差补偿方法,其特征在于,所述提取轨迹图像中的初始轨迹点,包括:对轨迹图像进行预处理,得到包含内轮廓和外轮廓的轨迹线;

采集预处理后轨迹图像中所有黑色像素点坐标,并通过最小二乘法拟合曲线;

将曲线离散化为若干个离散点,并在每对相邻离散点之间作法线,法线分别与内轮廓和外轮廓相交,取内轮廓和外轮廓交点的中点,作为提取的初始轨迹点。

3.根据权利要求1所述的机器人涂胶轨迹误差补偿方法,其特征在于,所述通过有限单元法逆向求解方式对每一初始轨迹点进行矫正,包括:选择一个标准的网格模板,利用网格模板与轨迹图像中的网格背景进行像素匹配,得到匹配图;

在匹配图上选取一点作为坐标原点并建立平面坐标系,得到该坐标系下所有像素点的像素坐标,根据网格模板的尺寸大小,得到匹配图中每个匹配单元的四个顶点和中心点的实际坐标;

使用有限单元法逆向求解方式计算初始轨迹点的真实坐标,步骤如下:建立四边形单元:选取初始轨迹点周围四个已知坐标点作为四边形单元的四个顶点,真实坐标分别为 、 、 和 ,像素坐标分别为 、 、和 ,初始轨迹点的像素坐标 在四边形单元内;

定义四边形单元的形函数 如下式所示:

构建插值函数如下,逆向求解出初始轨迹点在母单元的相对坐标 :;

由插值函数如下,求解轨迹点在子单元的真实坐标 :;

依次对每个初始轨迹点进行矫正,得到初始轨迹点的真实坐标,作为实际轨迹点。

4.根据权利要求1所述的机器人涂胶轨迹误差补偿方法,其特征在于,所述偏转角度的初始值为0。

5.根据权利要求1所述的机器人涂胶轨迹误差补偿方法,其特征在于,根据目标轨迹点和偏转轨迹点得到补偿轨迹点,包括:以第 个目标轨迹点 为基准,反向等距离确定与第 个偏转轨迹点 对称的点作为补偿轨迹点,则第 个补偿轨迹点 计算公式下:;

式中, 表示第 个补偿轨迹点的 轴坐标值, 表示第 个补偿轨迹点的 轴坐标值, 表示第 个目标轨迹点的 轴坐标值, 表示第 个目标轨迹点的 轴坐标值, 表示第 个偏转轨迹点的 轴坐标值, 为第 个偏转轨迹点的 轴坐标值。