一种复合式机器人接触式测量站位规划方法技术

本发明专利技术公开了一种复合式机器人接触式测量站位规划方法，复合式机器人接触式测量站位规划方法包括以下步骤：步骤一：测量CAD模型表面进行测量特征点离散提取；步骤二：将测量特征离散点坐标值输入机器人测量站位规划算法中计算机器人站位坐标；步骤三：将属于各个站位下的测量点进行序列规划；步骤四：AGV移动至站位i,开始执行仿真测量并进行碰撞检测及干涉检查；步骤五：重复执行步骤四，直至所有站位覆盖CAD模型所有测量特征后结束，本发明专利技术一种复合式机器人接触式测量站位规划方法，解决了机器人大空间下接触式测量多站位规划中准确率低、传统人工示教操作耗时严重效率低的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种复合式机器人接触式测量站位规划方法


[0001]本专利技术涉及一种复合式机器人接触式测量站位规划方法，属于自动化及数字化测量


技术介绍

[0002]目前，可移动机器人主要应用于大部件钻铆、装配、铣削磨削等制造模式。在现有的机器人测量方案中，对于传统固定站位的机器人制造模式，测量站位单一，且转站过程复杂困难，需要借助大型龙门架、导轨或人工进行移动，且转站精度难以控制。借助可移动机器人AGV可实现自动化程度更高的转站任务。可移动机器人的工作站位规划如何同时符合制造过程中关于精度、效率、安全等多种约束条件，是此类柔性制造系统在实际应用中遇到的问题。
[0003]在现有机器人站位规划研究中，多以机器人末端法兰中心的可达范围建立机器人的工作空间，忽略了工具末端尺寸对空间可达性的影响，以此工作空间作为站位规划依据并不能完全准确反映机器人站位中的可达性，法兰中心可到达的位姿，工具装置未必可以到达；反之，法兰中心无法到达的位姿，安装工具装置后则可能到达，这势必会影响机器人站位规划的准确性。其次，站位规划方法大多需要CAD软件、CAM软件进行对工作范围实体求交及测量轨迹的提取等，验证对象多为简单平面和曲面，没有采用基于模型的定义MBD技术对CAD模型进行仿真验证，缺少集特征提取、站位规划、运动仿真于一体的机器人站位规划系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种复合式机器人接触式测量站位规划方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种复合式机器人接触式测量站位规划方法，复合式机器人接触式测量站位规划方法包括以下步骤：
[0006]步骤一：测量CAD模型表面进行测量特征点离散提取；
[0007]步骤二：将测量特征离散点坐标值输入机器人测量站位规划算法中计算机器人站位坐标；
[0008]步骤三：将属于各个站位下的测量点进行序列规划；
[0009]步骤四：AGV移动至站位i,开始执行仿真测量并进行碰撞检测及干涉检查；
[0010]步骤五：重复执行步骤四，直至所有站位覆盖CAD模型所有测量特征后结束。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤二中站位规划算法包括以下步骤：
[0012]S1：遍历M中所有点，记Y坐标值最大，最小的点的分别为Y
max
，Y
min
，记产品模型测量离散点轴向跨度为L
A
＝Y
max
‑
Y
min
，M为从产品表面提取坐标点集合；
[0013]S2：沿Y向初始化站位数量S
num
＝1；
[0014]S3：根据站位数量划分Y向站位区间：
[0015][0016]S4：构建划分站位后的测量点集合M
i
(i＝1,2,...,S
num
)。遍历M中所有点，根据点的Y坐标值与Y向站位区间进行判断后，将点存入对应集合M
i
；
[0017]S5：按顺序遍历集合M
i
，通过式(1)计算每个集合中所有点X坐标的均值，其中n
i
为集合M
i
中元素的个数：
[0018][0019]S6：以坐标(S
i
_x,S
i
_y,S
i
_z)为起点沿X正向增加或减少kΔL,(k＝1,2,...,K
max
)k的初始值设为1，S
i
_z为机器人基座标系距离地面高度，由AGV高度决定，ΔL为增量参数，K
max
为径向站位最大迭代次数，得到站位S
i
坐标值为(S
i
_x+kΔL,S
i
_y,S
i
_z)；
[0020]S7：以站位S
i
为坐标原点，坐标系方向与世界坐标系一致，采用坐标系转换算法，将测量点集合M中所有点转换到站位S
i
下，记为
[0021]S8：初始化N
p_i_k
＝0，将中所有点的坐标值先根据公式(2)进行转换后输入到公式(3)进行求解，对于满足约束(4)的点个数记为N
p_i_k
，判断k是否等于K
max
，若不等于，则令k+1后转到S6)；若等于，转到S9)；
[0022]S9：初始化N
fill
＝0，遍历N
p_i_k
，记录第i组N
p_i_k
中最大值N
max_i
及其对应下标k
i
以及中所有满足约束点在M中映射的点M
fill_i
，计算并判断N
sum
与M
num
(M
num
为集合M中元素个数)关系，若N
sum
≤M
num
，令S
num
+1后转到3)；若N
sum
＞M
num
，再遍历M
fill_i
中所有点是否覆盖了M中所有点，若覆盖，令N
fill
＝N
fill
+1，最后判断N
fill
＝S
num
是否成立：若不成立，同样令S
num
+1后转到3)，若成立，则站位规划流程结束，S
i
＝(S
i
_x+k
i
ΔL,S
i
_y,S
i
_z)(i＝1,2,...,S
num
)即为站位规划结果，k
i
值即为N
max_i
所对应的下标数值；
[0023]S10：站位规划流程结束后，站位规划结果S
i
＝(S
i
_x+k
i
ΔL,S
i
_y,S
i
_z)即为机器人测量可达站位。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术一种复合式机器人接触式测量站位规划方法，解决了机器人大空间下接触式测量多站位规划中准确率低、传统人工示教操作耗时严重效率低的问题，对基于复合式可移动机器人的航空大尺寸部件测量、钻铆、喷涂等过程中的站位规划具有良好的参考意义。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的复合式机器人接触式测量工作系统组成图；
[0026]图2为本专利技术的复合式机器人接触式测量工作流程图；
[0027]图3为本专利技术的站位规划算法流程图；
[0028]图4为本专利技术的工具及法兰坐标系定义图。
具体实施方式
[0029]对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合式机器人接触式测量站位规划方法，其特征在于，复合式机器人接触式测量站位规划方法包括以下步骤：步骤一：测量CAD模型表面进行测量特征点离散提取；步骤二：将测量特征离散点坐标值输入机器人测量站位规划算法中计算机器人站位坐标；步骤三：将属于各个站位下的测量点进行序列规划；步骤四：AGV移动至站位i,开始执行仿真测量并进行碰撞检测及干涉检查；步骤五：重复执行步骤四，直至所有站位覆盖CAD模型所有测量特征后结束。2.根据权利要求1所述的一种复合式机器人接触式测量站位规划方法，其特征在于：所述步骤二中站位规划算法包括以下步骤：S1：遍历M中所有点，记Y坐标值最大，最小的点的分别为Y
max
，Y
min
，记产品模型测量离散点轴向跨度为L
A
＝Y
max
‑
Y
min
，M为从产品表面提取坐标点集合；S2：沿Y向初始化站位数量S
num
＝1；S3：根据站位数量划分Y向站位区间：S3：根据站位数量划分Y向站位区间：S4：构建划分站位后的测量点集合M
i
(i＝1,2,...,Snum)。遍历M中所有点，根据点的Y坐标值与Y向站位区间进行判断后，将点存入对应集合M
i
；S5：按顺序遍历集合M
i
，通过式(1)计算每个集合中所有点X坐标的均值，其中n
i
为集合M
i
中元素的个数：S6：以坐标(S
i_x
,S
i_y
,S
i_z
)为起点沿X正向增加或减少kΔL,(k＝1,2,...,K
max
)k的初始值设为1，S
i
_z为机器人基座标系距离地面高度，由AGV高度决定，ΔL为增量参数，K
max
为径向站位最大迭代次数，得到站位S
i
坐标值为(S
i_x
+kΔL,S
i_y
,S
i_z
)；S7：以站位S
i
为坐标原点，坐标系方向与世界坐标系一致，采用坐标系转换算法，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：李根，李泷杲，黄翔，郭建平，楼佩煌，宋允辉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：