本發(fā)明涉及一種機器人鈑金折彎方法，具體說是一種機器人自動尋找折彎位置的方法。

背景技術(shù)：

隨著國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展加速,為了響應(yīng)中國制造2025的號召,越來越多的企業(yè)采用機器人替人的方式優(yōu)化生產(chǎn)力，保證生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的鈑金加工行業(yè)也加入了機器人大軍行列，包括機器人搬運，折彎，剪板等等。然而機器人在折彎加工行業(yè)似乎遇到不小的麻煩，眾所周知機器人大都采用示教再現(xiàn)的方式，由于折彎加工行業(yè)產(chǎn)品種類多，加工精度高，示教難度大等特點，阻礙了機器人在折彎行業(yè)的快速發(fā)展。

中國發(fā)明專利文件《一種機器人折彎放料位姿態(tài)的校正方法及其裝置》(專利申請?zhí)枺?01410559512.1)公開了相關(guān)的技術(shù)，該方法需要在獲取位置檢測裝置信息條件下，通過旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣轉(zhuǎn)換方可得到標準的折彎位置，該方法在一定程度上保證了折彎質(zhì)量，但示教難度較大，尤其是產(chǎn)品種類較多時，根據(jù)不同的板料需要重新示教位置，否則將無法獲取位置檢測裝置的信息，從而無法計算標準折彎位置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種機器人自動尋找折彎位置的方法，能夠提高折彎質(zhì)量的同時，降低示教難度，減少了維護成本，提高了生產(chǎn)效率。

為實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明提出的一種機器人自動尋找折彎位置的方法，包括以下步驟：

步驟1、建立機器人抓手工具坐標系(tx,ty,tz)，tz方向為機器人法蘭末端的法向量，且正方向為法蘭引出方向，tx方向與機器人x方向同向，按照右手法則，確定ty方向，坐標系原點o為法蘭中心在tz方向與抓取工件平面的交點，將機器人tcp(toolcentreposition，工具中心點)由法蘭中心平移到新建立的工具坐標系上。

步驟2、確定兩個后檔指各自的用戶坐標系(xa，ya,za；xb，yb,zb):

其中：x軸與折彎機下模具中心線m平行,z軸與折彎機上模運動方向平行,且z軸的正方向與上滑塊下行運動方向同向，y軸與x軸垂直，y軸的正方向為后擋指指向折彎機下磨具方向，后檔指的中心線與下模具邊緣交點為該后檔指用戶坐標系的原點o；

步驟3、選擇一個后檔指用戶坐標系，計算機器人在該用戶坐標系下沿著x方向校正平移矩陣(兩個用戶坐標系x方向同向，所以這兩個用戶坐標系在x方向校正平移矩陣相同)因此校正平移矩陣t可以通過下面的公式來計算：

其中，px是機器人在用戶坐標系下的平移距離。

按照所述校正平移矩陣，進行機器人抓手平移運動，在運動過程中實時獲取后檔指傳感器信息，當(dāng)檢測到其中一個后檔指傳感器時停止機器人抓手平移運動，記錄機器人當(dāng)前位置姿態(tài)。

步驟4、判斷后檔指傳感器信息狀態(tài)，計算機器人抓手在被檢測到后擋指傳感器信息的后檔指的用戶坐標系的旋轉(zhuǎn)矩陣，按照校正旋轉(zhuǎn)矩陣，機器人抓手繞被檢測到信息的后檔指的用戶坐標系原點做旋轉(zhuǎn)運動。

若同時檢測到兩個后檔指傳感器的信息，則此時機器人抓手處于標準折彎位置；

若只檢測到一個后檔指傳感器的信息，而未檢測到另一個后檔指傳感器的信息，計算機器人在被檢測到后擋指傳感器信息的后擋指的用戶坐標系的校正旋轉(zhuǎn)矩陣，按照校正旋轉(zhuǎn)矩陣，進行機器人抓手旋轉(zhuǎn)運動，以檢測到后檔指傳感器信息的后檔指的用戶坐標系原點為中心旋轉(zhuǎn)機器人抓手，直到檢測到另外一個傳感器時停止機器人抓手旋轉(zhuǎn)運動；此時機器人抓手處于標準折彎位置。

機器人抓手處于標準折彎位置時，機器人控制折彎上滑塊動作，完成鈑金折彎。

機器人抓取的待折彎工件的每一道邊，均按照上述步驟1～4依次自動尋找標準折彎位置，機器人控制折彎上滑塊動作，完成鈑金跟隨折彎。

前述的方法的步驟雖然以數(shù)字1～4作為標注，但不應(yīng)將其視為對步驟先后順序的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本說明書記載的內(nèi)容，清楚獲知上述方法中的步驟的先后順序可以相互調(diào)整。

本發(fā)明有益效果在于：1)一種機器人自動尋找折彎位置的方法，將復(fù)雜的示教工作簡化，只需要大致的示教機器人放料點位置，機器人使用該方法便可自動尋找標準折彎位置，提高了折彎質(zhì)量。2)對于一些折彎尺寸相同，成型尺寸不同的產(chǎn)品，機器人程序具有通用性，不需作任何修改，便可完成產(chǎn)品的加工，同時考慮到所述抓手與所述機床可能存在干涉，設(shè)定搜尋保護距離，增加安全性，降低了維護成本，提高了生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1所示為機器人建立工具坐標系，將機器人tcp點從法蘭中心偏置到抓手中心。

圖2所示為機器人建立兩個后擋指用戶坐標系。

圖3所示為機器人放置折彎位置前點時機器人抓手當(dāng)前的姿態(tài)。

圖4所示為機器人抓手沿一個后擋指的用戶坐標系a的y方向執(zhí)行平移矩陣后，檢測到后擋指傳感器12時機器人當(dāng)前姿態(tài)。

圖5所示為機器人抓手沿一個后擋指的用戶坐標系a的y方向執(zhí)行平移矩陣后，檢測到后擋指傳感器22時機器人當(dāng)前姿態(tài)。

圖6所示為機器人抓手沿一個后擋指的用戶坐標系a方向執(zhí)行平移矩陣后，同時檢測到后擋指傳感器22和后擋指傳感器12時機器人當(dāng)前姿態(tài)。

圖7所示為機器人通過自動尋找折彎位置的方法完成的電梯門板的折彎產(chǎn)品。

具體實施方式

結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。

本發(fā)明一種機器人自動尋找折彎位置的方法，包括以下步驟：

步驟1、參考圖1所示，建立機器人抓手工具坐標系(tx,ty,tz)，tz方向為機器人法蘭末端的法向量，且正方向為法蘭引出方向，tx方向與機器人x方向同向，按照右手法則，確定ty方向，為法蘭中心在tz方向與抓取工件平面的交點，將機器人tcp由法蘭中心平移到新建立的工具坐標系上。

步驟2、確定兩個后檔指各自的用戶坐標系(xa，ya,za)，折彎機下模具中心線m為xa方向,且xa正方向由后檔指11指向21的方向同向,以折彎機上模運動方向為za方向,且正方向與上滑塊下行運動方向同向，通過右手法則確定ya方向，后檔指的中心線位置與下模具邊緣交點處為該后檔指11用戶坐標系的原點oa，后檔指21的用戶坐標系的原點可通過11和21之間的間距d平移獲得；由于后檔指21相對后檔指11的偏移方向是在ya正方向，后檔指21相對后檔指11的用戶坐標系可通過下面的公式來計算：

t21＝t11t,其中，t11是后檔指11的用戶坐標系，t21是后檔指21的用戶坐標系。

是后檔指21的用戶坐標系相對于后檔指11的用戶坐標系的平移矩陣。

步驟3、計算機器人在用戶坐標系11下沿著xa方向校正平移矩陣(用戶坐標系11和用戶坐標系21在xa方向同向，所以這兩個用戶坐標系在xa方向校正平移矩陣相同)因此校正平移矩陣t可以通過下面的公式來計算：

其中，px是機器人在用戶坐標系11下的平移距離。

按照所述校正平移矩陣，進行機器人抓手平移運動，在運動過程中實時獲取后檔指傳感器信息，當(dāng)檢測到其中一個后檔指傳感器時停止機器人抓手平移運動，記錄機器人當(dāng)前位置姿態(tài)。

步驟4、圖4，圖5，圖6為檢測到傳感器信息時機器人的姿態(tài)圖。

當(dāng)左右兩個后擋指傳感器(12，22)同時檢測到信息時，此時機器人抓手位置即為標準折彎位置。機器人控制折彎上滑塊動作，完成鈑金折彎。

如果后擋指傳感器12被檢測到信息，而后擋指傳感器22未被檢測到信息，計算機器人在用戶坐標系11的校正旋轉(zhuǎn)矩陣：

其中，rθ是和角度θ相關(guān)的3×3矩陣。θ是搜尋步長，是一個固定的角度，0＜θ≤45°。

其中cθ表示cos(θ)，sθ表示sin(θ)。

按照校正旋轉(zhuǎn)矩陣，以該后檔指的用戶坐標系的原點為中心旋轉(zhuǎn)機器人抓手，每次旋轉(zhuǎn)θ角度的大小，直到檢測到另外一個后擋指傳感器22時，停止機器人抓手旋轉(zhuǎn)運動。機器人控制折彎上滑塊動作，完成鈑金折彎。

如果后擋指傳感器12未被檢測到信息，而后擋指傳感器22被檢測到信息，與前述的方法相同，按照校正旋轉(zhuǎn)矩陣，計算機器人用戶坐標系21的校正旋轉(zhuǎn)矩陣：

其中，rθ是和角度θ相關(guān)的3×3矩陣。θ是搜尋步長，是一個固定的角度，-45°≤θ＜0。

其中cθ表示cos(θ)，sθ表示sin(θ)。

并按照校正旋轉(zhuǎn)矩陣，以該后檔指的用戶坐標系的原點為中心旋轉(zhuǎn)機器人抓手，直到檢測到另外一個后擋指傳感器12時，停止機器人抓手旋轉(zhuǎn)運動。機器人控制折彎上滑塊動作，完成鈑金折彎。

本實施例中待折彎工件為電梯門板，共四道待折彎邊，按照上述步驟1～5完成每一道自動尋找標準折彎位置，機器人控制折彎上滑塊動作，完成跟隨折彎，從而獲得產(chǎn)品如圖7所示。