曲面复合材料缝合机器人自动路径规划技术

为提高复合材料预制件缝合机器人的灵活性与加工柔性,针对缝合机器人自动路径规划问题,研究了基于三维光栅扫描技术的曲面复合材料缝合机器人视觉接缝提取技术.针对三维扫描摄像机视场固定的特点,对摄像机进行标定实验,改进传统的手眼标定方法,提出一种用于求解手眼关系矩阵的四点标定新方法,建立了机器人坐标系与摄像机坐标系的位姿映射关系.经过手眼关系标定,三维光栅扫描仪采样得到的缝合预制件点云数据可转化为机器人坐标系下的点云数据坐标.进一步对采集的预制件点云数据进行接缝中心线提取,提出了一种缝合轨迹及姿态规划算法,采用三次多项式对接缝中心线进行空间曲线拟合,采用最小二乘法对缝合微切平面进行平面拟合,完成机器人操作空间前进矢量及接近矢量的计算.最后,将规划结果应用于缝合机器人的离线编程仿真与实验中.实验结果表明,该系统精度高,线迹成型良好,可以满足机器人缝合系统的要求.

缝合机器人自主规划与协调控制系统设计

为提高复合材料预制件缝合机器人灵活性与加工柔性,应用三维扫描技术对缝合预制件点云数据进行采集,根据接缝特征进行中心线提取并提出一种缝合机器人自主规划算法,完成了机器人位姿矩阵的求解.以自主规划所得机器人位姿矩阵作为缝合工位及缝合姿态,采用西门子PLC设计缝针运动与机器人运动协调控制系统.基于Profibus现场总线通信技术,采用"一主多从"网络控制策略,完成各个设备之间的数据交换,进而达到控制目的.缝合实验结果表明,实际缝合轨迹偏差总体小于1.5 mm,该系统可以满足实际缝合工艺要求.