基于空間坐標轉換的工業機器人實時圓弧插補實現方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于空間坐標轉換的工業機器人實時圓弧插補實現方法，它包括步驟：S1.機器人控制器通過通信端口獲取示教盒提供的運動軌跡；S2.把所述運動軌跡轉化為空間直線或者空間圓弧；S3.通過坐標轉換把所述空間直線轉換為平面直線，把所述空間圓弧轉化為平面圓弧；S4.利用實時插補算法計算平面直線插補和平面圓弧插補；S5.通過坐標轉換把插補結果從平面結果轉化為空間結果，得到示教要求的位姿；S6.將最終得到滿足示教要求的位姿通過通信端口提供給機器人運動機構進行執行。有益效果在于：通過本發明方法可實現快速插補、多軸、多關節聯動控制，其控制精度高。
【專利說明】基于空間坐標轉換的工業機器人實時圓弧插補實現方法
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及工業機器人運動控制【技術領域】，尤其涉及一種基于空間坐標轉換的工業機器人實時圓弧插補實現方法，用于工業機器人高精度、高效率完成復雜動作。
【【背景技術】】
[0002]工業機器人實時插補是工業機器人運動核心技術之一，工業機器人的位置控制，通常采用示教再現的方法，即讓機器人記住之前示教過的位置點，然后再重復這些位置點，因此，示教的位置點數越多，機器人運動越精確，但效率越低。為了解決這一問題，引入了工業機器人實時插補方法。
[0003]工業機器人實時插補方法包括空間直線插補、平面圓弧插補、空間圓弧插補，其方法的優劣直接影響工業機器人執行精度和效率，并且對工業機器人運動軌跡規劃有很大的影響。工業機器人通常需要多軸、多關節聯動，而多軸、多關節聯動算法涉及到多坐標軸系統，屬于高科技范疇，算法非常復雜，并且國外對我國技術上是封鎖的，目前國內對于如何建立多坐標軸系統研究不多，由于算法復雜，難以應用到實際的工業機器人開發中，并且算法執行效率低、精度差，因此，如何找到一種既簡單又高效的多坐標軸插補實現方法，成為了很重要的科研命題。
【
【發明內容】
】
[0004]本發明的目的在于有效克服上述技術的不足，提供一種可實現快速插補、多軸、多關節聯動控制的基于空間坐標轉換的工業機器人實時圓弧插補實現方法。
[0005]本發明的技術方案是這樣實現的:一種基于空間坐標轉換的工業機器人實時圓弧插補實現方法，它包括步驟:
[0006]S1、通過示教確定工業機器人的要求位姿，機器人控制器通過通信端口獲取示教盒提供的運動軌跡；
[0007]S2、機器人控制器的中央處理器經過運算，把所述運動軌跡轉化為空間直線或者空間圓弧；
[0008]S3、機器人控制器的中央處理器經過進一步運算，通過坐標轉換把所述空間直線轉換為平面直線，把所述空間圓弧轉化為平面圓弧；
[0009]S4、機器人控制器的中央處理器經過又一步運算，利用實時插補算法計算平面直線插補和平面圓弧插補；
[0010]S5、機器人控制器的中央處理器經過再一步運算，通過坐標轉換把插補結果從平面結果轉化為空間結果，得到示教要求的位姿；
[0011]S6、機器人控制器的中央處理器將最終得到滿足示教要求的位姿通過通信端口提供給機器人運動機構進行執行。
[0012]下面對上述技術方案進一步闡述:
[0013]進一步的，所述步驟S3中，將空間圓弧轉化為平面圓弧的方法包括步驟:
[0014]S31)確定絕對坐標系o-xyz任意平面π中圓弧pf^2圓心坐標o' (XqJc^zq)JS點 Pi (xi, Yi, Z1),終點 p2 (x2, J2, Z2),始點 P1 的正切量為5
[0015]S32)在π平面上建立坐標系ο' -χ' j' z',設定圓弧ρβ2圓心在原點O’上,
始點Pl在O' 軸上，正切量6與0'太軸同向，則圓弧pG2是為以原點O’為圓心在平面ο, -Xf Y'上的逆時針圓弧；
[0016]S33)設:ο' -χ' y' z '在空間絕對坐標系o_xyz中的單位分量為？,_/5? ,并且
【權利要求】
1.一種基于空間坐標轉換的工業機器人實時圓弧插補實現方法，其特征在于，它包括步驟: 51、通過示教確定工業機器人的要求位姿，機器人控制器通過通信端口獲取示教盒提供的運動軌跡； 52、機器人控制器的中央處理器經過運算，把所述運動軌跡轉化為空間直線或者空間圓弧； 53、機器人控制器的中央處理器經過進一步運算，通過坐標轉換把所述空間直線轉換為平面直線，把所述空間圓弧轉化為平面圓弧； 54、機器人控制器的中央處理器經過又一步運算，利用實時插補算法計算平面直線插補和平面圓弧插補； 55、機器人控制器的中央處理器經過再一步運算，通過坐標轉換把插補結果從平面結果轉化為空間結果，得到示教要求的位姿； 56、機器人控制器的中央處理器將最終得到滿足示教要求的位姿通過通信端口提供給機器人運動機構進行執行。
2.根據權利要求1所述基于空間坐標轉化的工業機器人實時圓弧插補實現方法，其特征在于:所述步驟S3中，將空間圓弧轉化為平面圓弧的方法包括步驟: 531)確定絕對坐標系o-xyz任意平面中圓弧pf^2圓心坐標o'(XtI, yci, Zci),始點P1U1, Y1, Z1),終點 P2(x2, y2, z2)，始點 P1 的正切量為α;); 532)在π平面上建立坐標系o'-χ, y' Z'，設定圓弧卩$2圓心在原點o’上，始點Pl在O' χ'軸上，正切量&與V j'軸同向，則圓弧卩1^2是為以原點o’為圓心在平面o' -χ' Y'上的逆時針圓弧； 533)設:ο'-χ , y丨Z'在空間絕對坐標系o-xyz中的單位分量為Hf ,并且
(p為正交矩陣)，求得o-xyz與o' -X' y1 Z1是轉換 關系，即
(Ρτ為P的轉置矩陣)，最終得:
即得到平 面圓弧插補與空間圓弧插補的轉換關系； 534)根據所述轉換關系，將空間圓弧轉化為平面圓弧。
3.根據權利要求2所述基于空間坐標轉化的工業機器人實時圓弧插補實現方法，其特征在于:所述步驟S5具體包括: S51)對于在絕對坐標系o-xyz中π平面上任意圓弧ρ02?在坐標系o' -χ' y' z'設定圓弧ρ?^2圓心在原點o’上,始點pi在o' χ'軸上，正切量&與o' y'軸同向，則圓弧Ρ--2為以原點o’為圓心，在平面ο, -χ, y,上的逆時針圓弧，設半徑為R，則pi的坐標是P1 (R, 0,0), p2的坐標P2 (X2' , Y2' ,0)，根據χ'、y'軸方向上的進給Δχ'、Ay'來確定X、1、z軸上的進給Δ χ、Ay、Δ z ； 552)設進給Δχ'、Ay'、八1、八7、八2都只能是{1，0，-1},則1、7、2能否進給則取決于式6的計算結果，計算結果大于或等于1，則正進給；計算結果小于或者等于-1，則負進給；計算結果大于-1且小于1，則不進給； 553)當平面圓弧插 補完畢時，則空間圓弧插補完畢。
【文檔編號】B25J9/16GK104070523SQ201310102259
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月27日 優先權日:2013年3月27日
【發明者】楊昊龍 申請人:深圳市生命之泉科技發展有限公司