(19)國家知識產(chǎn)權(quán)局(12)發(fā)明專利一種工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方并具體公開了一種工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路涂姿態(tài)構(gòu)建機(jī)器人工具坐標(biāo)系和噴涂工件坐標(biāo)噴涂關(guān)節(jié)效率為優(yōu)化目標(biāo)，以機(jī)器人噴涂冗余差分進(jìn)化算法求解得到機(jī)器人噴涂路徑以及轉(zhuǎn)根據(jù)復(fù)雜曲面零件的根據(jù)復(fù)雜曲面零件的CAD模型，借助UG二次開發(fā)平臺獲取曲面參數(shù)，以等弧長方法確定初始路徑，以路徑點(diǎn)的法線方向?yàn)槌跏紘娡孔藨B(tài)根據(jù)待噴涂的曲面，選擇可能發(fā)生干涉的其他曲面，利用干涉模塊檢測干涉并進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，獲得無干涉的噴涂初始姿態(tài)根據(jù)噴涂工作空間標(biāo)定機(jī)器人工具坐標(biāo)系、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心以及轉(zhuǎn)臺在初始角度(0度)下零件基坐標(biāo)系位置，建立機(jī)器人噴涂工作站運(yùn)動(dòng)學(xué)轉(zhuǎn)換關(guān)系根據(jù)已標(biāo)定噴涂坐標(biāo)系，以機(jī)器人噴涂關(guān)節(jié)效率為優(yōu)化目標(biāo)，以機(jī)器人噴涂冗余角、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角為優(yōu)化變量，使用差分進(jìn)化算法，得到優(yōu)化后的機(jī)器人噴涂路徑以及轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)角度21.一種工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、根據(jù)復(fù)雜曲面零件模型，獲取曲面參數(shù)，進(jìn)S2、根據(jù)待噴涂的曲面，確定可能發(fā)生干涉的其他曲面，從而對初始噴涂姿態(tài)進(jìn)行調(diào)S3、基于無干涉的噴涂姿態(tài)構(gòu)建機(jī)器人工具坐標(biāo)系和噴涂工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，進(jìn)而得到機(jī)器人噴涂冗余角與轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角的關(guān)聯(lián)關(guān)系；S4、構(gòu)建優(yōu)化模型，具體以機(jī)器人噴涂關(guān)節(jié)效率為優(yōu)化目標(biāo)，以機(jī)器人噴涂冗余角、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角為優(yōu)化變量，考慮機(jī)器人噴涂可達(dá)性；進(jìn)而基于所述關(guān)聯(lián)關(guān)系，對優(yōu)化模型進(jìn)行求解得到機(jī)器人噴涂路徑以及轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角；其中，T為初始噴涂姿態(tài)；以路徑點(diǎn)處曲面的法向量為z軸、切向量為x軸建立局部路徑轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣；步驟S3具體包括：標(biāo)定外置轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)0度時(shí)的噴涂工件坐標(biāo)系；進(jìn)而得到轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余Twcse=Tturntablerotz(θ)·inv(Ttur噴涂工件坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣，Tturntable表示轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心在0度下的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣，inv()其中，γ為機(jī)器人噴涂冗余角，T'為無干涉的噴涂姿態(tài)，T?為機(jī)器人末端關(guān)節(jié)的姿態(tài)，Ttcp表示機(jī)器人工具坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣；從而得到機(jī)器人工具坐標(biāo)系和噴涂工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，同時(shí)基于噴涂工件坐標(biāo)系，建立機(jī)器人噴涂冗余角θ和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角γ的關(guān)聯(lián)關(guān)系。2.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S3中，利用雙四點(diǎn)標(biāo)定法標(biāo)定機(jī)器人工具坐標(biāo)系。3.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S434.如權(quán)利要求3所述的工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S45.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方法。4技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人噴涂路徑生成技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方法及系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002]目前，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，復(fù)雜曲面零件在航空航天、汽車、船舶等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境處于高溫狀態(tài)，往往需要在零件表面進(jìn)行等離子噴涂覆蓋熱障涂層增強(qiáng)其表面強(qiáng)度，延長服役壽命。等離子噴涂工序的加工質(zhì)量對于保證零件的成品率和服役性能，具有重要意義。此類零件存在曲面復(fù)雜、間距小等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，目前多采用工業(yè)機(jī)器人裝夾等離子噴涂工具配合一自由度轉(zhuǎn)臺的方式進(jìn)行噴涂。目前多采用人工示教的方法生成路徑，由于等離子噴涂的特性，需盡量保證焰流軸線與噴涂表面垂直，而示教生成的路徑在調(diào)整干涉時(shí)不能最優(yōu)考慮焰流夾角，且噴涂過程中存在末端旋轉(zhuǎn)的冗余角和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的冗余角度，對此進(jìn)行優(yōu)化可以有效提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)效率，減少速度波動(dòng)現(xiàn)象。因此研究機(jī)器人噴涂過程中的位姿優(yōu)化以及冗余角優(yōu)化很有必要。[0004](1)人工示教的方法無法精確保證機(jī)器人噴涂焰流與噴涂表面的角度關(guān)系。[0005](2)人工示教的方法未考慮機(jī)器人噴涂過程中的機(jī)器人冗余自由度以及轉(zhuǎn)臺冗余自由度，其可以提高機(jī)器人噴涂效率和平穩(wěn)度。[0006](3)人工示教的方法適用于轉(zhuǎn)臺分動(dòng)的場景，轉(zhuǎn)臺聯(lián)動(dòng)可以減少換向時(shí)間，提高噴涂效率。[0007]解決以上問題及缺陷的難點(diǎn)在于：[0008]人工示教的方法無法從理論上保證噴涂效果，需要通過嚴(yán)格的理論推導(dǎo)，而其中涉及到的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)算法、冗余角規(guī)劃算法要結(jié)合實(shí)際標(biāo)定的工具數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)臺數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)明內(nèi)容[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方法及系統(tǒng)，其目的在于，提高機(jī)器人等離子噴涂時(shí)，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，獲得更好的涂層質(zhì)量，提高噴涂效率。[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提出了一種工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂[0011]S1、根據(jù)復(fù)雜曲面零件模型，獲取曲面參數(shù)，進(jìn)而確定初始噴涂路徑和初始噴涂姿[0012]S2、根據(jù)待噴涂的曲面，確定可能發(fā)生干涉的其他曲面，從而對初始噴涂姿態(tài)進(jìn)行[0013]S3、基于無干涉的噴涂姿態(tài)構(gòu)建機(jī)器人工具坐標(biāo)系和噴涂工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)5系，進(jìn)而得到機(jī)器人噴涂冗余角與轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角的關(guān)聯(lián)關(guān)系；[0014]S4、構(gòu)建優(yōu)化模型，具體以機(jī)器人噴涂關(guān)節(jié)效率為優(yōu)化目標(biāo)，以機(jī)器人噴涂冗余角、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角為優(yōu)化變量，考慮機(jī)器人噴涂可達(dá)性；進(jìn)而基于所述關(guān)聯(lián)關(guān)系，對優(yōu)化模型進(jìn)行求解得到機(jī)器人噴涂路徑以及轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角。[0017]其中，T為初始噴涂姿態(tài)；以路徑點(diǎn)處曲面的法向量為z軸、切向量為x軸建立局[0018]采用OPCODE干涉檢測算法檢測干涉情況，通過迭代調(diào)整α,β得到無干涉的噴涂姿[0019]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟S3具體包括：[0020]標(biāo)定外置轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)0度時(shí)的噴涂工件坐標(biāo)系；進(jìn)而得到轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角θ與噴涂工件坐標(biāo)系的關(guān)系為：[0021]Twcso=Tturntablerotz時(shí)的噴涂工件坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣，Tturntab?e表示轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心在0度下的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣，inv()代表矩陣的逆，rotz(θ)為繞z軸旋轉(zhuǎn)θ度的旋轉(zhuǎn)矩陣；[0025]其中，γ為機(jī)器人噴涂冗余角，T'為無干涉的噴涂姿態(tài)，T為機(jī)器人末端關(guān)節(jié)的[0026]從而得到機(jī)器人工具坐標(biāo)系和噴涂工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，同時(shí)基于噴涂工件坐標(biāo)系，建立機(jī)器人噴涂冗余角θ和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角γ的關(guān)聯(lián)關(guān)系。[0027]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，利用雙四點(diǎn)標(biāo)定法標(biāo)定機(jī)器人工具坐標(biāo)系。器人關(guān)節(jié)總數(shù)；w;為第j個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的對應(yīng)權(quán)值，△t1-1為路徑點(diǎn)i-1到路徑點(diǎn)i的運(yùn)行時(shí)6間，J為第j個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)在第i個(gè)路徑點(diǎn)的關(guān)節(jié)位置；f1(·)為機(jī)器人的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)，J為機(jī)器人關(guān)節(jié)在第i個(gè)路徑點(diǎn)的關(guān)節(jié)位置，Ymax、0max為轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角和機(jī)器人噴涂冗余角變規(guī)避系數(shù)。[0032]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟S4中，基于機(jī)器人噴涂冗余角θ和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角γ的關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用差分進(jìn)化算法對優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到機(jī)器人噴涂路徑以及轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余[0033]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟S1中，以等弧長方法確定初始噴涂路徑，然后以路徑點(diǎn)的法線方向?yàn)槌跏紘娡孔藨B(tài)。[0034]按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃系統(tǒng)，包括處理器，所述處理器用于執(zhí)行上述工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方法。[0035]按照本發(fā)明的第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方法。[0036]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：[0037]1.本發(fā)明根據(jù)復(fù)雜曲面零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及噴涂工藝，結(jié)合機(jī)器人加外置轉(zhuǎn)臺作為變位機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)的工作環(huán)境，通過姿態(tài)調(diào)整避免噴涂時(shí)的干涉現(xiàn)象，進(jìn)而通過優(yōu)化機(jī)器人末端冗余角以及轉(zhuǎn)臺冗余角來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人噴涂的高效穩(wěn)定，從而獲得更好的涂層質(zhì)量。[0038]2.本發(fā)明基于機(jī)器人噴涂冗余角和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角的關(guān)聯(lián)關(guān)系，對構(gòu)建的優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到噴涂路徑和冗余角最優(yōu)解，同時(shí)通過約束條件的設(shè)置防止轉(zhuǎn)臺與末端變化過快導(dǎo)致噴涂速度波動(dòng)。附圖說明[0039]圖1為本發(fā)明實(shí)施例工業(yè)機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺的噴涂路徑規(guī)劃方法流程圖；[0040]圖2是本發(fā)明實(shí)施例機(jī)器人加轉(zhuǎn)臺進(jìn)行等離子噴涂時(shí)的設(shè)備示意圖；[0041]圖3中(a)、(b)是本發(fā)明實(shí)施例末端進(jìn)行雙四點(diǎn)標(biāo)定使用的頂尖示意圖；[0042]圖4中(a)、(b)是本發(fā)明實(shí)施例復(fù)雜曲面零件示意圖以及路徑示意圖；[0043]圖5中(a)、(b)是本發(fā)明實(shí)施例噴涂轉(zhuǎn)臺冗余自由度和噴涂工具末端冗余自由度示意圖；[0044]圖6是本發(fā)明實(shí)施例在機(jī)器人變位機(jī)聯(lián)動(dòng)與單機(jī)器人運(yùn)行下的速度示意圖。[0045]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-機(jī)器人本具體實(shí)施方式[0046]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。7專用夾具夾持固定在機(jī)器人本體1末端，復(fù)雜曲面零件3與外置轉(zhuǎn)臺4通過專用夾具進(jìn)行螺標(biāo)系(即噴涂末端坐標(biāo)系)為{tcp},噴涂工件坐標(biāo)系為{wcs},外置轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心{turntable}。8的方式裝夾到機(jī)器人末端，1?<1?,如圖3所示，本實(shí)施例中1?=80mm,1?=130mm;通過兩次四實(shí)際方向；則不同噴涂距離1的坐標(biāo)系點(diǎn)如下式(4),經(jīng)過歐拉角轉(zhuǎn)化得到機(jī)器人工具坐標(biāo)[0066]標(biāo)定外置轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心{turntable}和轉(zhuǎn)臺在0度下的噴涂工件坐標(biāo)系{得[0067]Tcs=Turntablerotz(θ)·inv(Turntahle)·Tneso9器人關(guān)節(jié)總數(shù)，本實(shí)施例取M=6;w;為第j個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的對應(yīng)權(quán)值，△ti-1為路徑點(diǎn)i-1到路徑點(diǎn)i的運(yùn)行時(shí)間，J'為第j個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)在第i個(gè)路徑點(diǎn)的關(guān)節(jié)位置；[0082]f1(·)為機(jī)器人的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)，J;為機(jī)器人關(guān)節(jié)在第i個(gè)路徑點(diǎn)的關(guān)節(jié)位置，Ymax、0m為轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)冗余角和機(jī)器人噴涂冗余角變化的最大值；JminJmax分別是機(jī)器人關(guān)節(jié)限位最小值和最大值，|廠?為J,的條件數(shù)，到最優(yōu)的γ、θ,使用差分進(jìn)化算法(DE),求解多維空間中整體最優(yōu)解，得出優(yōu)化后的關(guān)節(jié)路和交叉用于探索搜索空間；選擇過程用于保留有希望的個(gè)體信息。[0083]如圖6所示，為優(yōu)化后在機(jī)器人變位機(jī)聯(lián)動(dòng)與單機(jī)器人運(yùn)行下的速度示意圖，可注意到變位機(jī)聯(lián)動(dòng)下的機(jī)器人運(yùn)行速度更加穩(wěn)定，且效率更高。[0084]應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的實(shí)施方式可以通過硬件、軟件或者軟件和硬件的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。硬件部分可以利用專用邏輯來實(shí)現(xiàn)；軟件部分可以存儲在存儲器中，由適當(dāng)?shù)闹噶顖?zhí)行系統(tǒng)，例如微處理器或者專用設(shè)計(jì)硬件來執(zhí)行。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解上述的設(shè)備和方法可以使用計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令和/或包含在處理器控制代碼中來實(shí)現(xiàn)，例如在諸如磁子信號載體的數(shù)據(jù)載體上提供了這樣的代碼。本發(fā)明的設(shè)備及其模塊可以由諸如超大規(guī)模集成電路或門陣列、諸如邏輯芯片、晶體管等的半導(dǎo)體、或者諸如現(xiàn)場可編程門陣列、可編程邏輯設(shè)備等的可編程硬件設(shè)備的硬件電路實(shí)現(xiàn)，也可以用由各種類型的處理器執(zhí)行的軟件實(shí)現(xiàn)，也可以由上述硬件電路和軟件的結(jié)合例如固件來實(shí)現(xiàn)。[0085]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。以等弧長方法確定初始路徑，以路徑點(diǎn)的法線方向?yàn)槌跏紘娡孔藨B(tài)根據(jù)待噴涂的曲面，選擇可能發(fā)