面向制造任务中机器人刀具路径优化的快速功能冗余逆运动学

六轴机械臂的工业自动化对许多制造任务至关重要，包括焊接和增材制造应用；然而，由于对称的刀具轴，其中许多操作具有功能冗余，这实际上使该操作成为五轴任务。利用这种冗余对于实现刀具路径规划的可行性和优化所需的期望工作空间和灵巧性至关重要。逆运动学算法可以在快速、反应式的框架中解决这一问题，但与计算成本更高的离线规划方法相比，这些技术未被充分利用。我们提出了一种新颖的算法来解决机器人操作中的功能冗余逆运动学，该算法利用任务空间分解方法、阻尼最小二乘法和 Halley 方法，以实现快速、稳健且减少关节运动的解决方案。我们在非平面表面冷喷涂应用中的刀具路径优化案例中评估了我们的方法。功能冗余逆运动学算法能够快速求解最小化关节运动的运动规划，扩展了复杂刀具路径的可行操作空间。我们在执行计算出的刀具路径的工业 ABB 机械臂和冷喷枪上验证了我们的方法。