第33卷第2期 2012年2月
焊接学报
TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTION
Vol.33 February
用于型钢切割的机器人离线编程路径规划
李海超，巩杉，崔静静，高洪明
（哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨150001）
摘要：造船行业需要用到大量的型钢，针对实现型钢的自动切割与划线问题，对机器人离线编程技术进行了研究，开发了用于型钢切制的机器人离线编程系统，实现型钢切割的自动化。重点对型钢切割机器人离线编程中的路径规划进行深人研究，开发了坡口切割特征建模的路径偏置和路径求交算法，分别完成了扁钢和角钢切割的仿真和坡口切割试验。结果表明，切割路径规划算法能够完成型钢坡口切割和过棱切割，坡口角
度的最大误差小于1°，切割过程平稳，能够满足实际型钢切割的要求，关键词：机器人；型钢切割；离线编程；坡口切割
中图分类号：TG115.28文献标识码：A文章编号：0253-360X(2012)02-0001-04
0序言
造船行业需要进行大量的型钢切割及划线，目前多是由人工或者半自动设备完成，生产人员工作环境恶劣，生产效率低、产品尺寸精度难以保证．随着机器人技术的发展，采用机器人进行型钢的柔性化切割已经成为发展趋势。国外已经有了相关的研究，并在造船行业进行了实际的应用，如荷兰HGG 的型钢切割生产线，德国ISU的机器人型钢切割单元等)
在机器人型钢切割生产中，机器人作为切割的执行工具，要完成CAD/CAM一体化自动切割功能，其核心技术是离线编程，把切割图形转化成机器人切割路径[2]，国内上海交通大学等进行了型钢机器人切割离线编程的研究，开发了离线编程系统[3] 机器人离线编程实现型钢切割主要存在两个间题首先是离线编程需要适合切割工业现场的应用，即实用化问题；其次是具有对复杂坡口的切割能力，如变坡口切割、型钢过棱的连续切割.对于前一个问题，一些商品化的机器人离线编程软件如IGRIP， ROBOCAD等由于操作复杂并不能够很好的解决后一个问题需要对型钢切割的路径规划深人研究，从切割特征建模算法方面提高离线编程对复杂路径及坡口的切割能力。切割时，由于不同的坡口形式，切割线投影到工件表面后，部分路径连续性被破坏，
需要开发路径坡口偏置和顺序规划算法收稿日期：2010-11-22
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50905043）
万方数据
李海超
No. 2 2012
利用机器人切割路径的有向性和连续性的特点，
根据坡口类型、坡口角度和坡口高度，计算出坡口形成的偏置线，由欧拉变换计算出滚（R，）、仰（R，）、偏（R,）三个角度，从而得到机器人切割路径[4)
机器人型钢切割系统 1
机器人型钢切割系统由硬件和软件两部分组成，其整体系统的结构如图1所示，
离线编程 t
高线编程生成的工作单位
套料文件
远整操作台”
犁攀传感器检测
上料输送带轴下料输送带轴机器人控制器推料小车送进轴
打印轴夹繁装置电源
图1机器人型钢切制系统结构
Fig. 1Profile of steel cutting robotic system
硬件系统主要包括机器人、控制器、上料输送带轴、下料输送带轴、夹紧装置等.软件部分采用面向对象的编程方式完成中央控制器各功能模块的继程工作，从而有序的控制机器人、上料输送带轴、下料输送带轴等硬件部分的运行.控制器可以完成离线编程生成机器人切割路径工作，同时接受传感器的信息并进行实时调整，协调各功能部分的工作