一种适用于喷涂焊接行业的机器人快速示教系统及方法与流程

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种适用于喷涂焊接行业的机器人快速示教方法及系统。

背景技术：

鞋子喷涂是鞋子生产过程中的重要一环，鞋子喷涂胶水后和鞋底粘接一起流入后道进行加工处理。鞋子的喷涂轨迹需要严格示教，轨迹偏差较多，则胶水固化后影响鞋子外观，成为不良品。

目前常用的示教方式有离线示教方式和在线示教方式：

离线示教方式需要购买机器人指定的离线软件，不同的机器人厂家的离线软件不相同，提高生产成本，而且需要由专业机械设计人员将生产现场建立cad模型，如果在模型中找不到可以在现场建立工件坐标系的部件则该方式会失效；

在线示教方式则需要具备一定机器人操作水平的技术人员在现场对鞋子进行逐点示教，通过机器人操作手柄运动机器人到达示教位置，但是，机器人阻尼较大，手柄示教不灵活，因此，不同技术层次的人员示教出的轨迹完全不同，技术较差的人员在一台机器人示教一只鞋子所耗费的时间在1-2天。对于前期处于小批量出样的公司，需要经常更换鞋样，要求机器人操作人员具备较高的技术素质，企业的用人成本也因此升高；此外，还有部分技术是通过建造与生产现场机器人大小相同的无动力机器人六连杆机构来进行示教，此种方式一旦生产现场的机器人发生变化，就要耗费成本再建造一个无动力机器人六连杆机构；考虑到喷涂现场的复杂性，会对长期在现场示教的工人产生伤害。。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有的喷涂机器人示教技术存在的技术问题，提出一种适用于喷涂焊接行业的机器人快速示教方法及系统，示教过程简单方便，可以在工艺室完成，可以适配市面上各型加工机器人。操作者直接拖动无动力拖动的五连杆机器人示教装置到指定位置进行示教，通过获知无动力拖动的五连杆机器人示教装置各编码器值，计算出在工件坐标系下示教点的位置和姿态，最终导出到加工机器人完成加工动作。

为了解决达到前述目的，本发明的技术方案是一种适用于喷涂焊接行业的机器人快速示教方法，应用于一电子设备，所述方法包括

s1：固定标定物放置在安装位中并固定，通过三点法建立工件工作系；

s2：固定产品于安装位中，按照示教轨迹关键点要求逐点记录示教装置各个示教点的编码器值，记作，其中表示示教点的序号；

s3：通过示教装置的dh参数，根据步骤s2中的各个示教点的编码器值计算正解可以得到在基座坐标系下的位置和姿态公式为：

其中表示基座坐标系下的位置和姿态，表示各编码器值到基座坐标系下位置和姿态的变换关系；

s4：将在基座坐标系下的各点转换到工件坐标系下：

其中表示工件坐标系下的位置和姿态，表示基座坐标系到工件坐标系的位置和姿态的变换关系；

s5：将s4得到的工件坐标系的点拟合成空间非均匀有理b样条曲线c；

s6：将s5中得到的空间非均匀有理b样条曲线c按照曲率均匀离散成包含位置和姿态的n个点，记作、...，其中表示点的坐标，表示点的姿态；

s7：将s6步骤中的n的值导出为用户加工机器人的程序。

具体的说，所述s1步骤中的三点法建立坐标系是现有技术，通过在xy平面上任意采集不在一条直线上的三点位置信息，通过三点的位置信息计算出z轴的方向向量，从而确定工件工作系。

具体的说，所述s2步骤中示教轨迹关键点，其特征在于由用户自定义。

进一步的，所述s4步骤中变换矩阵，其特征在于由于将基座标系默认为世界坐标系，因此即为步骤s1中求出的。

具体的说，所述s6步骤中的曲线离散成点，其特征在于曲线离散成点的数量根据曲线的曲率变步长确定，离散点的个数由客户自行设置，离散出的点的位置和姿态根据其前后相近的采集点位置和姿态插值确定

进一步的，所述s7步骤，其特征在于导出的用户程序文件可根据不同加工机器人进行选择不同的格式。

基于上述技术方案，本发明还提供一种适用于喷涂焊接行业的机器人快速示教系统，其特征在于，该系统包括：无动力拖动的五连杆机器人、存储器、处理器，所述无动力拖动的五连杆机器人，其特征在于：拖动无动力拖动的五连杆机器人用于建立工件坐标系，实现步骤s1；拖动无动力拖动的五连杆机器人记录无动力拖动的五连杆机器人示教装置在各个示教点的编码器值，实现步骤s2；通过无动力拖动的五连杆机器人的dh参数计算得到s3步骤中的在基座坐标系下的位置和姿态公式；

所述存储器，其特征在于，存储包括步骤s1~s7在内的计算机程序；

所述处理器，其特征在于，执行所述程序实现步骤s1~s7。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的积极的效果：

（1）本发明提供了一种适用于喷涂焊接行业的机器人快速示教系统，通过获知无动力拖动的五连杆机器人示教装置各编码器值，计算出在工件坐标系下示教点的位置和姿态，最终导出到加工机器人完成加工动作；

（2）无动力拖动的五连杆机器人示教装置易携带，当标定物无法从生产现场固定到安装位时，也可把本示教装置搬到生产现场进行示教，示教过程十分快捷。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的处理流程图。

具体实施方式

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

（实施例1）

一种适用于喷涂焊接行业的机器人快速示教方法，应用于一电子设备，在本实施例中，电子设备可以理解为台式电脑或笔记本电脑，但不限于这两种。具体步骤如图1所示，包括：

s1：固定标定物放置在安装位中并固定，通过三点法建立工件工作系；

三点法建立工件工作系的过程为：拖动无动力拖动的五连杆机器人示教装置至工件坐标系原点位置p0(),拖动无动力拖动的五连杆机器人示教装置至工件坐标系x轴正方向上任意一点p1，拖动无动力拖动的五连杆机器人示教装置至工件坐标系xy平面采集任意一点p2，p0到p1的向量为{p1-p0}，此即工件坐标系x轴方向向量px，p2到p1的向量为{p1-p2}，二者叉乘可以得到工件坐标系z轴方向向量pz，通过pz与px叉乘，得到工件坐标系z轴方向向量py，将px,py,pz单位化后即可得到原点在p0位置的工件坐标系，用矩阵形式表示。

s2：固定产品于安装位中，按照示教轨迹关键点要求逐点记录示教装置各个示教点的编码器值，记作，其中表示示教点的序号；

s3：通过示教装置的dh参数，根据步骤s2中的各个示教点的编码器值计算正解可以得到在基座坐标系下的位置和姿态公式为：

其中表示基座坐标系下的位置和姿态，表示各编码器值到基座坐标系下位置和姿态的变换关系；

已知无动力拖动的五连杆机器人示教装置的dh参数，用表示第根连杆的长度，对应的连杆转动角度信息为，用表示第i-1根连杆到第i根连杆的变换关系，则有，最终即可得到每个采集点在基坐标系下的位置和姿态。

s4：将在基座坐标系下的各点转换到工件坐标系下：

其中表示工件坐标系下的位置和姿态，表示基座坐标系到工件坐标系的位置和姿态的变换关系；

由于将基座标系默认为世界坐标系，因此即为s1中求出的。

s5：将s4得到的工件坐标系的点拟合成空间非均匀有理b样条曲线c；

s6：将s5中得到的空间非均匀有理b样条曲线c按照曲率均匀离散成包含位置和姿态的n个点，记作、...，其中表示点的坐标，表示点的姿态；

s7：将s6步骤中的n的值导出为用户加工机器人的程序。

（实施例2）

基于与前述实施例中一种适用于喷涂焊接行业的机器人快速示教方法同样的发明构思，本发明还提供一种适用于喷涂焊接行业的机器人快速示教系统。

具体来说，该系统包括：无动力拖动的五连杆机器人、存储器、处理器，其特征在于：

所述无动力拖动的五连杆机器人，其特征在于：拖动无动力拖动的五连杆机器人用于建立工件坐标系，实现步骤s1；拖动无动力拖动的五连杆机器人记录无动力拖动的五连杆机器人示教装置在各个示教点的编码器值，实现步骤s2；通过无动力拖动的五连杆机器人的dh参数计算得到s3步骤中的在基座坐标系下的位置和姿态公式；

所述存储器，其特征在于，存储包括步骤s1~s7在内的计算机程序；

所述处理器，其特征在于，执行所述程序实现步骤s1~s7。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。