高建超 任炳旭

（中国汽车工业工程有限公司,天津，30011）

0 引言

复杂曲面零件的切割加工技术在航空航天、机车、汽车等国民经济重要领域具有广阔的应用前景。在复杂曲面零件激光切割工程中，切割头的轨迹往往是三维空间曲线，并且要求激光光束的方向始终与切割曲面的法线方向一致，以保证切割质量。

目前工业中使用的三维切割设备主要有两种：三维激光切割机床和激光切割机器人。三维切割机床的优点是刚性好、加工速度快、加工精度高，但是激光头接近加工区域的能力较差且价格昂贵[1]；激光切割机器人的优点是灵活性高、效率高、柔性化程度高，适用于多种零件混线生产模式，但受限于当前机器人在线示教的调试方式和机器人本身刚度的影响，切割轨迹不能准确控制，其在复杂曲线零件的加工精度不及三维切割机床。

本文提出了一种机器人三维激光切割路径规划技术，利用激光跟踪技术和机器人位姿关系变化原理对机器人坐标系进行标定和校验，使用机器人离线编程软件输出离线程序进行试切，根据板件试切后的测量数据对切割轨迹进行调整，以提高机器人三维切割的精度。

1 机器人路径规划技术原理

1.1 机器人坐标系分类

为描述机器人与环境的相对位姿关系需要建立以下的坐标系[2]，如图1所示，其中：{B}代表机器人基坐标系，{E}代表机器人末端坐标系，{T}代表工具坐标系，{U}代表工件坐标系[3]，{C}代表测量坐标系。……