弧焊机器人路径优化方法与流程

本发明涉及智能制造，具体涉及一种弧焊机器人路径优化方法。

背景技术：

1、随着时代的发展，越来越多的工业机器人用来代替工人在恶劣甚至有害的工作环境下执行特殊的工作任务，不仅降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，也改善了工作环境。在面对复杂工况时，例如工业机器人自动焊接大型钢结构组件，其焊接顺序通常根据人为经验确定。但在实际作业时，将出现大量无效的运行路径，极大程度上影响设备的焊接效率。

2、为节约机器人的运行时间，公开文献1(基于遗传算法的焊接机器人三维路径规划研究[j].机电一体化,2009,15(8):85-87,105.)将机器人路径规划问题转化为最优化数学问题，优化后的路径能显著缩短作业时间。由于使用传统优化算法进行求解，在迭过程中过早收敛，陷入了局部最优化解。为此，公开文献2(基于遗传算法的白车身机器人焊接路径规划[j].同济大学学报(自然科学版),2011,39(4):576-580,598.)利用遗传算法对机器人路径规划问题进行全局寻优，找到了机器人的最短运行路径，但是由于未考虑机器人的姿态变化，其建立的数学模型显然不符合实际生产情况。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种弧焊机器人路径优化方法，包括以下步骤：

2、步骤s1，获取弧焊目标点数据，所述目标点数据包括几何坐标数据和姿态数据；

3、步骤s2，简化弧焊目标点；

4、步骤s3，以总路程最短为优化目标，建立数学模型；

5、步骤s4，利用遗传算法求解出弧焊机器人路径；

6、步骤s5，根据求解出的弧焊机器人路径创建焊接程序。

7、优选地，所述步骤s1中，所述几何坐标数据从工件与夹具的三维模型中提取获得。

8、优选地，所述步骤s1中，所述姿态数据利用欧拉角和四元数进行量化获得。

9、优选地，所述步骤s1，获取弧焊目标点数据的步骤如下：步骤s11，建立工件与夹具的三维模型；步骤s12，建立机器人的工件坐标系和工具坐标系；步骤s13，根据工艺要求，确定出所有焊缝，以及其焊枪对应的姿态；步骤s14，以工件坐标系为基准，提取每一条焊缝的焊接起点坐标与终点坐标；步骤s15，取焊缝起点和终点坐标的平均值，记为焊缝中点坐标；步骤s16，根据焊枪姿态，计算工件坐标系和工具坐标系的空间旋转角度，记为每一条焊缝的焊枪欧拉角；步骤s17，根据预设公式，将焊枪欧拉角转化为四元数；

10、优选地，所述步骤s2，简化弧焊目标点的方法为：将每条焊缝的起点和终点简化为焊缝的中点，将所有焊点的3d空间坐标简化为2d平面坐标。

11、优选地，所述步骤s4，利用遗传算法求解出弧焊机器人路径的具体步骤为：步骤s41，对每一条可行的路径进行染色体编码；步骤s42，初始种群设定；步骤s43，适应度函数构造；步骤s44，遗传算子策略确定；步骤s45，求解出弧焊机器人路径。

12、与现有技术相比本发明能进一步优化弧焊机器人路径，提高生产效率。

技术特征：

1.一种弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述几何坐标数据从工件与夹具的三维模型中提取获得。

3.根据权利要求2所述的弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述姿态数据利用欧拉角和四元数进行量化获得。

4.根据权利要求3所述的弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，所述步骤s1，获取弧焊目标点数据的步骤如下：

5.根据权利要求4所述的弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，所述预设公式为：

6.根据权利要求1所述的弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，所述步骤s2，简化弧焊目标点的方法为：将每条焊缝的起点和终点简化为焊缝的中点，将所有焊点的3d空间坐标简化为2d平面坐标。

7.根据权利要求1所述的弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，所述步骤s3中，数学模型为：

8.根据权利要求1所述的弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，所述步骤s4，利用遗传算法求解出弧焊机器人路径的具体步骤为：

9.根据权利要求8所述的弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，所述步骤s41中，以弧焊机器人路径中的焊接节点为染色体的基因，并采用顺序表达对可行解进行编码。

10.根据权利要求8所述的弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，所述步骤s43中，将所述数学模型的目标函数的倒数作为适应度函数。

11.根据权利要求8所述的弧焊机器人路径优化方法，其特征在于，所述步骤s44中，遗传算子策略为利用选择、交叉、变异三种遗传算子对种群进行迭代。

技术总结本发明公开了一种弧焊机器人路径优化方法，包括以下步骤：步骤S1，获取弧焊目标点数据，所述目标点数据包括几何坐标数据和姿态数据；步骤S2，简化弧焊目标点；步骤S3，以总路程最短为优化目标，建立数学模型；步骤S4，利用遗传算法求解出弧焊机器人路径；步骤S5，根据求解出的弧焊机器人路径创建焊接程序。与现有技术相比本发明能进一步优化弧焊机器人路径，提高生产效率。技术研发人员：章增增,翟佳乐,王柏平受保护的技术使用者：上海三菱电梯有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29