本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，具體的說，涉及了一種基于三維模型自動創(chuàng)建機器人軌跡的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)自動化的不斷深入發(fā)展，機器人在生產(chǎn)制造中的應(yīng)用越來越廣泛。在機器人的應(yīng)用中，軌跡規(guī)劃是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響機器人的工作效率和精度。傳統(tǒng)的機器人軌跡規(guī)劃方法通常需要人工根據(jù)經(jīng)驗進行設(shè)計，效率低下而且容易出現(xiàn)誤差，難以適應(yīng)復(fù)雜的三維工作環(huán)境。此外，不同類型或規(guī)格的機器人存在仿真軟件不相同，對人工進行軌跡規(guī)劃的要求較高，且易出錯。

2、目前已有一些方案通過二維圖紙進行簡單的幾何分析，規(guī)劃生成初步的機器人軌跡的方法，從而實現(xiàn)自動規(guī)劃機器人軌跡，但這類方法同樣難以適應(yīng)復(fù)雜的三維工作環(huán)境；另外還常常忽略機器人的運動和機械約束，導(dǎo)致生成的軌跡在實際執(zhí)行中不夠平滑和高效。還有一些方案在軌跡生成后缺乏有效的優(yōu)化步驟，使得軌跡存在冗余運動點，增加了機器人的運動時間和能量消耗。此外，現(xiàn)有的部分技術(shù)在軌跡驗證環(huán)節(jié)不夠全面，難以確保軌跡在復(fù)雜工作環(huán)境中的可靠性和安全性。

3、因此，隨著三維建模技術(shù)的不斷發(fā)展，如何實現(xiàn)機器人軌跡在三維模型上的自動創(chuàng)建和規(guī)劃，提高軌跡規(guī)劃的效率和精度，成為了當前機器人技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問題。

4、為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種基于三維模型自動創(chuàng)建機器人軌跡的方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于三維模型自動創(chuàng)建機器人軌跡的方法，包括以下步驟：

3、獲取待加工物品的三維模型，提取三維模型的幾何特征，并根據(jù)預(yù)設(shè)工藝規(guī)則識別三維模型的工藝特征；

4、根據(jù)三維模型的幾何特征和工藝特征，結(jié)合目標加工任務(wù)需求，確定目標加工工藝；

5、根據(jù)目標加工任務(wù)需求和操作約束規(guī)則，同時結(jié)合目標加工工藝的工藝要求，在三維模型上定義起始點、終止點和中間點；

6、結(jié)合相應(yīng)的規(guī)則約束，采用路徑規(guī)劃算法，在已定義的起始點、終止點和中間點之間生成軌跡路徑；

7、將軌跡路徑導(dǎo)出為機器人仿真軟件能夠識別的格式，以在機器人仿真軟件中對優(yōu)化后的軌跡進行模擬驗證；

8、將通過模擬驗證的軌跡路徑以機器人控制器能夠識別和執(zhí)行的格式輸出，以供機器人按照軌跡路徑進行加工操作。

9、在第一方面的一種可能的實施例中，根據(jù)預(yù)設(shè)工藝規(guī)則識別三維模型的工藝特征，包括：根據(jù)預(yù)設(shè)的工藝規(guī)則，識別出三維模型中需要進行特定加工操作的區(qū)域，將這些區(qū)域標記為工藝特征。

10、在第一方面的一種可能的實施例中，生成軌跡路徑后，去除軌跡路徑中的冗余路徑點，并考慮機器人的運動學和動力學約束，模擬軌跡路徑的執(zhí)行過程，根據(jù)模擬結(jié)果對軌跡路徑進行相應(yīng)的調(diào)整，再將調(diào)整后的軌跡路徑導(dǎo)出為不同類型的機器人仿真軟件能夠識別的格式。

11、在一種可能的實施例中，將軌跡路徑導(dǎo)出為不同類型的機器人仿真軟件能夠識別的格式，以在不同類型的機器人仿真軟件中模擬機器人按照生成的軌跡路徑進行運動，并檢查機器人是否存在與周圍環(huán)境的碰撞，以及機器人各關(guān)節(jié)的運動是否超出了其允許的范圍；若發(fā)現(xiàn)問題，則對軌跡路徑進行調(diào)整優(yōu)化，直到軌跡路徑通過驗證。

12、第二方面提供一種基于三維模型的機器人軌跡自動創(chuàng)建裝置，包括：

13、三維模型獲取模塊，用于獲取待加工物品的三維模型；

14、特征獲取模塊，用于提取三維模型的幾何特征，并根據(jù)預(yù)設(shè)工藝規(guī)則識別三維模型的工藝特征；

15、加工工藝確定模塊，用于根據(jù)三維模型的幾何特征和工藝特征，結(jié)合目標加工任務(wù)需求，確定目標加工工藝；

16、點位確定模塊，用于根據(jù)目標加工任務(wù)需求和操作約束規(guī)則，同時結(jié)合目標加工工藝的工藝要求，在三維模型上定義起始點、終止點和中間點；

17、軌跡路徑生成模塊，用于結(jié)合相應(yīng)的規(guī)則約束，采用路徑規(guī)劃算法，在已定義的起始點、終止點和中間點之間生成軌跡路徑；

18、軌跡輸出模塊一，用于將軌跡路徑導(dǎo)出為機器人仿真軟件能夠識別的格式，以在機器人仿真軟件中對優(yōu)化后的軌跡進行模擬驗證；

19、軌跡輸出模塊二，用于將通過模擬驗證的軌跡路徑以機器人控制器能夠識別和執(zhí)行的格式輸出，以供機器人按照軌跡路徑進行加工操作。

20、在第二方面的一種可能的實施例中，還包括軌跡優(yōu)化模塊，所述軌跡優(yōu)化模塊用于去除軌跡路徑中的冗余路徑點，并考慮機器人的運動學和動力學約束，模擬軌跡路徑的執(zhí)行過程，根據(jù)模擬結(jié)果對軌跡路徑進行相應(yīng)的調(diào)整。

21、第三方面提供一種算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面所述的方法的步驟。

22、第四方面提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面所述的方法的步驟。

23、本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，具體的說，

24、本發(fā)明基于三維模型進行機器人的軌跡規(guī)劃，能夠適應(yīng)復(fù)雜的三維工作環(huán)境，為機器人在各種工作場景下的應(yīng)用提供了有力支持，顯著提高軌跡生成速度；

25、基于機器人的運動學和動力學約束對初步生成的軌跡路徑進行優(yōu)化調(diào)整，能夠平滑的處理自動規(guī)劃的軌跡和模擬驗證，保證了機器人運動的穩(wěn)定性和安全性；

26、因軌跡規(guī)劃操作在前端，能夠適配不同類型和型號的機器人，大大縮短了生產(chǎn)和操作周期；

27、減少了過多的人工干預(yù)，提高了機器人軌跡規(guī)劃的效率和準確性，實現(xiàn)更高效的零部件加工，提升產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。

技術(shù)特征：

1.一種基于三維模型自動創(chuàng)建機器人軌跡的方法，應(yīng)用于軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維模型自動創(chuàng)建機器人軌跡的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)設(shè)工藝規(guī)則識別三維模型的工藝特征，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于三維模型自動創(chuàng)建機器人軌跡的方法，其特征在于，生成軌跡路徑后，去除軌跡路徑中的冗余路徑點，并考慮機器人的運動學和動力學約束，模擬軌跡路徑的執(zhí)行過程，根據(jù)模擬結(jié)果對軌跡路徑進行相應(yīng)的調(diào)整，再將調(diào)整后的軌跡路徑導(dǎo)出為不同類型的機器人仿真軟件能夠識別的格式。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于三維模型自動創(chuàng)建機器人軌跡的方法，其特征在于，將軌跡路徑導(dǎo)出為不同類型的機器人仿真軟件能夠識別的格式，以由不同類型的機器人仿真軟件，模擬機器人按照生成的軌跡路徑進行運動，并檢查機器人是否存在與周圍環(huán)境的碰撞，以及機器人各關(guān)節(jié)的運動是否超出了其允許的范圍；若存在與周圍環(huán)境的碰撞和/或機器人各關(guān)節(jié)的運動超出了其允許的范圍，則判定驗證未通過，向軌跡規(guī)劃系統(tǒng)返回驗證過程記錄以進行軌跡路徑的調(diào)整優(yōu)化；否則，判定驗證通過，向軌跡規(guī)劃系統(tǒng)返回驗證通過消息，并將通過模擬驗證的軌跡路徑以機器人控制器能夠識別和執(zhí)行的格式輸出，以供機器人按照軌跡路徑進行加工操作。

5.一種基于三維模型的機器人軌跡自動創(chuàng)建裝置，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于三維模型的機器人軌跡自動創(chuàng)建裝置，其特征在于，還包括軌跡優(yōu)化模塊，所述軌跡優(yōu)化模塊用于去除軌跡路徑中的冗余路徑點，并考慮機器人的運動學和動力學約束，模擬軌跡路徑的執(zhí)行過程，根據(jù)模擬結(jié)果對軌跡路徑進行相應(yīng)的調(diào)整。

7.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法的步驟。

8.一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于三維模型自動創(chuàng)建機器人軌跡的方法，包括以下步驟：獲取待加工物品的三維模型，提取三維模型的幾何特征，并根據(jù)預(yù)設(shè)工藝規(guī)則識別三維模型的工藝特征；根據(jù)三維模型的幾何特征和工藝特征，結(jié)合目標加工任務(wù)需求，確定目標加工工藝；根據(jù)目標加工任務(wù)需求和操作約束規(guī)則，同時結(jié)合目標加工工藝的工藝要求，在三維模型上定義起始點、終止點和中間點；結(jié)合相應(yīng)的規(guī)則約束，采用路徑規(guī)劃算法，在已定義的起始點、終止點和中間點之間生成軌跡路徑；將軌跡路徑導(dǎo)出為機器人仿真軟件能夠識別的格式，以在機器人仿真軟件中對優(yōu)化后的軌跡進行模擬驗證；將通過模擬驗證的軌跡路徑以機器人控制器能夠識別和執(zhí)行的格式輸出。

技術(shù)研發(fā)人員：張定堂,韓越,李吉堂,段青辰,樊軍,李鵬,朱榮康,軒銀傲,尚軍鑫,牛佳樂,余港澳
受保護的技術(shù)使用者：鄭州煤礦機械集團股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22