4.2 CAD导航的焊接路径规划方法
焊接机器人的工作原理是以作业路径上的关键点位姿来描述焊接任务，主要提供关节插补、直线插补和圆弧插补三种运动控制命令，分别用来实现点对点(CPTP)的路径控制和连续(CP)路径控制。其中，关节插补和直线插补需要路径起点和终点的位姿信息作为控制参数，圆弧插补需要圆弧的起点、中间点和终点位姿信息作为的控制参数。 进行焊接路径规划时，可以将焊缝理解为三维CAD模型中的直线、圆弧、样条曲线以及由这些曲线共同组成的连续路径。对焊缝进行规划的目标是将模型中的焊缝曲线转化成焊接机器人能够识别的位姿信息。根据机器人运动学理论，相邻杆件位姿矩阵变换是联系机器人关节转角与连杆参数的桥梁，机器人的末端位姿矩阵反映了机器人经过关节旋转后的姿态。因此用位姿矩阵的方式来表示焊缝，有利于实现机器人的焊接机器人的运动控制。 焊缝的点、线和面信息存储在CAD模型中，是组成焊缝的位姿信息的基本元素。基于CAD导航能灵活的提取运用CAD模型信息，从而建立焊缝的空间描述，转化成焊缝的位姿信息，如焊缝的空间位置信息、焊缝的方向信息以及形成该焊缝的两个接触面的几何信息等。 鉴于以上分析，本文采用了基于CAD导航建立焊缝路径关键点位姿矩阵的方法进行焊接路径规划。焊缝路径关键点矩阵包含空间位置矩阵和姿态矩阵两部分，CAD导航的任务就是快速的提取模型几何拓扑信息，并将其处理成用于描述焊接作业路径的矩阵信息。焊缝路径关键点位姿矩阵的建立顺序通常是先确定关键路径点然后结合路径点的信息和形成焊缝的两侧曲面信息创建姿态矩阵，由此可以得到CAD导航进行焊接路径规划的具体流程如图4-4所示。