特种加工机器人系统

本发明涉及特种加工设备，特别是涉及一种特种加工机器人系统。

背景技术：

1、超声波加工是一种高效、精密、适应性强的特种加工方法，其原理是采用超声波发生器产生超声震荡波，并由超声震荡波对待加工零件进行穿孔、切割、焊接、套料或者抛光加工。由于超声波加工具有加工精度高、速度快、加工材料适应范围广、加工时与工件接触轻、切削力小等有点，并且不会发生烧伤、变形、残余应力等缺陷，因此超声波加工具有良好的应用场景。

2、为了对待加工零件进行全方位的加工，可以将超声波加工台装配在机器人上，由机器人的机械臂驱动超声波加工台移动到待加工零件的各侧面，以对待加工零件进行加工。如果待加工零件有多个侧面需要进行加工，则需要机械臂驱动超声波加工台进行大范围的移动，会影响对待加工零件的加工精度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种特种加工机器人系统，用于解决现有技术中，由于需要驱动机械臂进行大范围的移动，而导致加工精度低的问题。

2、具体地，第一方面，本发明提供一种特种加工机器人系统，包括加工机械臂和工装机械臂，其中，所述加工机械臂的末端设置有超声波加工探头和摄像机，所述工装机械臂的末端设置有可旋转的夹具；所述夹具用于固定待加工零件，以使所述待加工零件位于所述超声波加工探头的预设加工区域；

3、所述工装机械臂配置成：

4、获取所述待加工零件的初始图像，以及所述待加工零件的目标图像；

5、以预设目标函数最小为约束条件，根据所述初始图像和所述目标图像生成所述待加工零件的预设加工策略，其中所述预设加工策略包括所述待加工零件的多个待加工面、各所述待加工面的预设加工顺序、相邻待加工面之间的旋转角度，以及各所述待加工面对应的预设加工图像；

6、所述预设目标函数f为：

7、

8、其中n为所述预设加工策略中待加工面的数量，hn为第n个待加工面的加工难度，θn为第n个待加工面到第n+1个待加工面的旋转角度，为各旋转角度的平均值，为各待加工面的平均加工难度，为各待加工面的平均加工难度评分，α为待加工面数量的匹配系数，β为加工难度匹配系数，γ为旋转角度匹配系数；

9、根据所述预设加工顺序控制所述夹具逐步进行旋转，以使各所述待加工面依次出现在所述预设加工区域，并在每次控制所述夹具旋转后，向所述加工机械臂发送预设加工指令和相应的预设加工图像；

10、所述加工机械臂配置成：

11、在接收到所述预设加工指令和所述预设加工图像后，将所述加工机械臂的超声波加工探头移动到设定位置，然后通过所述摄像机对所述预设加工区域进行拍摄，以获取所述待加工零件的待加工面图像；

12、根据所述预设加工图像和所述待加工面图像生成预设切割路线，并根据所述预设切割路线，控制所述超声波加工探头对所述待加工零件进行切割。

13、进一步地，所述加工机械臂还用于根据预设标定方法获取所述设定位置，其中所述预设标定方法包括：

14、在接收到预设标定指令后，控制所述超声波加工探头按照设定标定路线进行移动，并在所述设定标定路线上的多个参考位置上，控制所述摄像机获取所述预设加工区域的标定图像；

15、根据各所述标定图像中标志物的失真程度，从多个所述参考位置中确定出所述设定位置。

16、进一步地，所述加工机械臂在获取所述待加工面图像后，还用于：

17、判断所述待加工面图像与接收到的预设加工图像是否相匹配；

18、若是，则根据所述预设加工图像和所述待加工面图像生成预设切割路线。

19、进一步地，所述加工机械臂还用于在接收到预设校准指令后，对所述超声波加工探头的移动精度进行校准。

20、进一步地，所述加工机械臂在根据所述预设切割路线对所述待加工零件进行切割后，还用于向所述工装机械臂发送加工完成信息；以及

21、所述工装机械臂在控制所述夹具旋转前，还判断是否接收到所述加工完成信息。

22、第二方面，本发明还提供了一种特种加工机器人系统，包括加工机械臂、工装机械臂和加工台，其中，所述加工机械臂的末端设置有超声波加工探头和摄像机，所述加工台设置有与所述超声波加工探头的位置相对应的预设加工区域；所述工装机械臂的末端设置有可旋转的夹具，所述夹具用于加持待加工零件，以使所述待加工零件位于所述预设加工区域；

23、所述加工台配置成：

24、获取所述待加工零件的初始图像，以及所述待加工零件的目标图像；

25、以预设目标函数最小为约束条件，根据所述初始图像和所述目标图像生成所述待加工零件的预设加工策略，其中所述预设加工策略包括所述待加工零件的多个待加工面、各所述待加工面的预设加工顺序、相邻待加工面之间的旋转角度，以及各所述待加工面对应的预设加工图像；

26、所述预设目标函数f为：

27、

28、其中n为所述预设加工策略中待加工面的数量，hn为第n个待加工面的加工难度，θn为第n个待加工面到第n+1个待加工面的旋转角度，为各旋转角度的平均值，为各待加工面的平均加工难度，为各待加工面的平均加工难度评分，α为待加工面数量的匹配系数，β为加工难度匹配系数，γ为旋转角度匹配系数；

29、根据所述预设加工顺序依次向所述工装机械臂发送预设旋转指令，以及向所述加工机器人发送相应的预设加工图像和预设加工指令；

30、所述工装机械臂配置成：

31、在接收到所述预设旋转指令后，根据所述预设旋转指令控制所述夹具旋转，以使相应的待加工面依次出现在所述预设加工区域；

32、所述加工机械臂配置成：

33、在接收到所述预设加工指令和所述预设加工图像后，将所述加工机械臂的超声波加工探头移动到设定位置，然后通过所述摄像机对所述预设加工区域进行拍摄，以获取所述待加工零件的待加工面图像；

34、根据所述预设加工图像和所述待加工面图像生成预设切割路线，并根据所述预设切割路线，控制所述超声波加工探头对所述待加工零件进行切割。

35、进一步地，所述加工台还用于在接收到预设标定信息后，向所述加工机械臂发送预设标定指令；

36、所述加工机械臂在接收到所述预设标定指令后，控制所述超声波加工探头按照设定标定路线进行移动，并在所述设定标定路线上的多个参考位置上，控制所述摄像机获取所述预设加工区域的标定图像；

37、根据各所述标定图像中标志物的失真程度，从多个所述参考位置中确定出所述设定位置。

38、进一步地，所述加工机械臂在获取所述待加工面图像后，还用于：

39、判断所述待加工面图像与接收到的预设加工图像是否相匹配；

40、若是，则根据所述预设加工图像和所述待加工面图像生成预设切割路线。

41、进一步地，所述加工台还用于在接收到预设校准信息后，向所述加工机械臂发送预设校准指令；

42、所述加工机械臂还用于在接收到预设校准指令后，对所述超声波加工探头的移动精度进行校准。

43、进一步地，根据所述预设加工顺序依次向所述工装机械臂发送预设旋转指令，以及向所述加工机器人发送相应的预设加工图像和预设加工指令，包括：

44、所述工装机械臂在根据所述预设旋转指令控制所述夹具旋转后，向所述工作台发送旋转完成信息；

45、所述工作台在接收到所述旋转完成信息后，向所述加工机械臂发送所述预设加工图像和预设加工指令。

46、本发明所提供的特种加工机器人系统中，设置有加工机械臂和工装机械臂，其中工装机械臂的夹具可以将待加工零件固定在预设加工区域，并可以通过控制夹具的旋转调节待加工零件的待加工面；加工机械臂可以根据预设加工图像和待加工面图像生成预设切割路线，并根据该预设切割路线控制超声波加工探头对待加工零件进行切割。由于本发明的技术方案，在待加工零件有多个侧面需要进行加工的情况下，只需要控制工装机械臂进行旋转，以调节待加工零件的待加工面即可，因此加工机械臂控制超声波加工探头移动的范围不会超出预设加工区域，可以避免超声波加工探头进行大规模的移动，从而提高对待加工零件的加工精度。

47、根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。