1.一种多关节工业机器人3D打印后处理与路径优化方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、定义非线性误差阈值为[ε],M为3D打印路径中原始路径点的总数,且大于2,设插值路径点为Pc,初始化3D打印路径中原始路径点的序号i=1,读取3D打印路径文件;
S2、从3D打印路径文件中选取相邻两个原始路径点Pi、Pi+1;
S3、计算3D打印材料喷嘴口位于原始路径点Pi+1时,多关节工业机器人的旋转轴角度的m组解,初始化k=1;
S4、根据3D打印材料喷嘴口位于原始路径点Pi+1时,多关节工业机器人的旋转轴角度的m组解,计算原始路径点Pi+1的非线性误差εi+1,k;
S5、若k<m,则k=k+1,并跳转至步骤S4,否则继续执行步骤S6;
S6、计算原始路径点Pi+1的最小非线性误差ε=min{εi+1,k};
S7、若ε<[ε],则执行步骤S9,否则继续执行步骤S8;
S8、将插值路径点Pc赋值为Pi+(Pi+1-Pi)/2,并插至原始路径点Pi与Pi+1之间,更新3D打印路径文件;
S9、若i<M-1,则i=i+1,跳转至步骤S2,否则3D打印后处理与路径优化过程结束;
所述步骤S3中,多关节工业机器人的旋转轴角度的m组解是根据多关节工业机器人的旋转轴的运动范围,求解3D打印材料喷嘴口相对于工件的正运动学方程得到;
所述3D打印材料喷嘴口相对于工件的正运动学方程,是根据多关节工业机器人的A轴、B轴、C轴在基坐标系下的位置向量,以及多关节工业机器人的基座在工具坐标系下的位置向量VW构建得到;
所述基坐标系是以多关节工业机器人的基座中心为坐标原点构建得到,所述工具坐标系是以3D打印材料喷嘴口为坐标原点构建得到。
2.根据权利要求1所述的多关节工业机器人3D打印后处理与路径优化方法,其特征在于,多关节工业机器人的A轴、B轴、C轴在基坐标系下的位置向量的计算方法包括以下步骤:a1、在工具坐标系下,根据多关节工业机器人3D打印的结构参数,计算得到多关节工业机器人的A轴位置向量VA=(Ax,Ay,0)、B轴位置向量VB=(Bx,0,Bz)、C轴位置向量VC=(Cx,0,Cz),以及多关节工业机器人的基座的位置向量VW=(Wx,Wy,Wz);
a2、根据VA、VB、VC和VW计算A轴、B轴、C轴在基坐标系下的位置向量,且分别为RA=-VW+VA、RB=-VW+VB、RC=-VW+VC。
3.根据权利要求2所述的多关节工业机器人3D打印后处理与路径优化方法,其特征在于,3D打印材料喷嘴口相对于工件的正运动学方程的构建方法包括以下步骤:b1、以工件打印原点为坐标原点构建工件坐标系,设工具坐标系原点在工件坐标系下的位置向量P=(Px,Py,Pz),根据多关节工业机器人3D打印的结构参数,计算得到工件坐标系原点在基坐标系下的位置向量VU=(Ux,Uy,Uz);
b2、根据RA、RB和RC,计算A轴、B轴和C轴的运动旋量ξA、ξB、ξC;
b3、根据ξA、ξB、ξC,建立3D打印材料喷嘴口相对于多关节工业机器人的基座的齐次运动矩阵b4、根据齐次运动矩阵Ttb,构建多关节工业机器人3D打印的运动学方程;
b5、根据多关节工业机器人3D打印的运动学方程、P和VU,构建3D打印材料喷嘴口相对于工件的正运动学方程。
4.根据权利要求3所述的多关节工业机器人3D打印后处理与路径优化方法,其特征在于,取m=4,多关节工业机器人的旋转轴角度的4组解的计算方法包括以下步骤:c1、将P=(Px,Py,Pz)转换到基坐标系下,在基坐标系下表示为(Px’,Py’,Pz’),其中Px’=Px+Ux,Py’=Py+Uy,Pz’=Pz+Uz,根据3D打印材料喷嘴口相对于工件的正运动学方程,建立多关节工业机器人3D打印的逆运动学方程;
c2、根据多关节工业机器人的旋转轴的运动范围[-π,π],计算当c=arctan[(Py+Uy)/(Px+Ux)]≥0时,多关节工业机器人的旋转轴角度的4组解。
5.根据权利要求4所述的多关节工业机器人3D打印后处理与路径优化方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括:S41、计算原始路径点Pi到Pi+1的距离D=|Pi+1-Pi|,获取当前多关节工业机器人的进给速度F以及采样间隔时间T,则距离D的间隔数S42、获取原始路径点Pi的关节角Qi=(αi,βi,γi),根据多关节工业机器人3D打印的逆运动学方程,计算得到原始路径点Pi+1的关节角为Qi+1=(αi+1,βi+1,γi+1);
S43、按照间隔数n,对原始路径点Pi到Pi+1之间的关节角增量进行插补细分,得到位于第j个间隔时的关节角 其中,j∈[0,n];
S44、通过3D打印材料喷嘴口相对于工件的正运动学方程求解各关节角Qi+1,j的实际路径点Pi+1,j,根据各实际路径点Pi+1,j与原始路径PiPi+1间的偏差,获得实际路径点Pi+1,j的非线性误差S45、计算获取原始路径点Pi+1的非线性误差εi+1=max{εi+1,j}。
6.根据权利要求1所述的多关节工业机器人3D打印后处理与路径优化方法,其特征在于,为相邻两个原始路径点Pi、Pi+1之间的插值路径点数目S设定阈值Smax,若S>Smax,则停止该相邻两个原始路径点之间的路径点插补。