專利名稱：人機協(xié)作共享控制遙控焊接的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種遙控焊接的方法。
背景技術：
在核電站設備維修、海洋工程的水下施工，以及未來的太空站建造中，焊接應用必 不可少。這些極限環(huán)境的限制使操作者難以身臨現(xiàn)場，直接操作焊槍或者設備，傳統(tǒng)的焊接 方式無法應用，必須進行遙控焊接。遙控焊接指人在遠離現(xiàn)場的安全環(huán)境中根據(jù)從現(xiàn)場的 各種傳感信息對焊接設備和焊接過程遠程監(jiān)視和控制，從而完成焊接操作。由于機器人具 有對環(huán)境的適應性，因此在研究和實際應用中，用來作為執(zhí)行機構。進行遙控焊接時，操作 者通常遙控操作機器人，引導焊槍來完成遙控焊接。 遙控焊接操作通常采用兩種控制方式直接控制和自主控制。直接控制是把操作 者的手動命令序列傳給遠端的焊接機器人控制器，實時控制焊接機器人的運動。直接控制 充分利用人的感知、決策和判斷能力來增強系統(tǒng)的適應能力，控制過程直觀、簡單、有效，具 有較好的故障恢復能力。但在遙控焊接時，由于對遠端不確定環(huán)境的有效傳感信息不充分， 底層執(zhí)行能力不足，在有時延情況下操作不能夠連續(xù)進行，只能采用"運動_等待"的方法， 嚴重時系統(tǒng)不能工作。自主控制是機器人系統(tǒng)借助某種傳感系統(tǒng)如力覺傳感系統(tǒng)、視覺傳 感系統(tǒng)等來控制焊槍運動的位置與姿態(tài)，全自主完成焊接。對于工業(yè)生產(chǎn)中的規(guī)則連續(xù)焊 縫，通過自主控制能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的焊縫跟蹤過程，而遙控焊接經(jīng)常用于焊縫修補任務，焊縫 不連續(xù)，焊道截面尺寸不規(guī)則，同時焊縫周圍存在障礙，自主跟蹤焊縫不能夠連續(xù)進行。因 此現(xiàn)有的遙控焊接的控制技術都存在局限性，都不能很好的完成遙控焊接任務。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前遙控焊接中有時間延遲情況下，直接控制操作不能 夠連續(xù)進行，甚至不能工作，以及在焊接環(huán)境復雜，焊縫坡口輪廓尺寸不規(guī)則時，自主跟蹤 焊縫焊接不能實現(xiàn)的問題，提出了一種人機協(xié)作共享控制遙控焊接的方法。
本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案是所述方法由以下步驟實現(xiàn)的步 驟一 宏觀變焦攝像機采集二維視頻圖像，并通過視頻線將二維視頻圖像傳給宏觀視覺顯 示器，操作者在本地端的中央監(jiān)控人機界面中通過焦距控制及第二可控云臺調(diào)整視野；
步驟二操作者操作空間鼠標發(fā)出控制指令，通過工業(yè)以太網(wǎng)傳給遠端的機器人 控制器去控制遠端機器人的運動，機器人引導焊槍移動達到焊縫上方30-40mm附近，同時 機器人控制器實時將焊槍的位姿矩陣傳給本地端的中央監(jiān)控人機界面，調(diào)整界面中虛擬環(huán) 境的機器人的位姿； 步驟三雙目攝像機將獲取的焊接環(huán)境圖像傳輸給本地端的立體視覺顯示器，操 作者佩戴液晶光閘眼鏡觀察獲得遠端環(huán)境的深度信息，并在中央監(jiān)控人機界面中調(diào)節(jié)第一 可控云臺從多視角觀察，操作者跟蹤焊縫； 步驟四工件固定在工作平臺上構成遠端的焊接環(huán)境，具有六個自由度的機器人的第六關節(jié)與焊槍固接，焊槍上安裝有激光視覺傳感器工作頭，激光束中心距焊槍尖端橫向距離20—30mm，焊槍處于焊接環(huán)境空間的任意位置； 步驟五操作者操作中央監(jiān)控人機界面啟動激光視覺控制器和激光視覺傳感器工作頭并啟動焊接電源，當激光視覺控制器處理焊縫的特征點實現(xiàn)焊槍的引導后，機器人向焊縫的起始點運動； 步驟六機器人運動到焊縫的起始位置，開始焊縫自動跟蹤，在此過程中焊槍保持與工件的弧長距離為2-3mm，距離參數(shù)通過中央監(jiān)控人機界面設定； 步驟七操作者根據(jù)焊縫的形式和焊接環(huán)境的特點，通過本地端的中央監(jiān)控人機界面設定人機協(xié)作共享控制算法控制焊槍的位置和姿態(tài)，其中人機協(xié)作共享控制算法由自由度加權融合算法和自由度分割算法構成 當焊縫為坡口輪廓規(guī)則的平面焊縫時，操作者通過本地端的中央監(jiān)控人機界面采用自由度分割算法，由激光視覺控制器和激光視覺傳感器工作頭控制焊槍位置的高度Z和橫向偏差Ax，操作者控制焊槍的其余姿態(tài)，速度Y在中央監(jiān)控人機界面中設定，激光視覺傳感器工作頭引導焊槍向工件表面的焊縫起始位置移動，當激光視覺傳感器工作頭能夠跟蹤焊縫時，機器人控制器開始控制焊槍沿著焊縫走向前進，手動命令控制焊槍的姿態(tài)(Rx，Ry，Rz)，其中Rx為行進角、Ry為工作角、Rz為自旋角，直至作業(yè)完畢；
當焊縫為存在障礙的非連續(xù)焊縫或者使激光視覺跟蹤無效時，操作者通過本地端的中央監(jiān)控人機界面采用自由度加權融合算法，激光視覺控制器和激光視覺傳感器工作頭跟蹤到焊縫間斷處或激光視覺跟蹤無效時，激光視覺傳感器工作頭跟蹤的特征點消失，激光視覺傳感控制器引導失效，操作者在液晶光閘眼鏡、立體視覺顯示器、第二可控云臺和宏觀變焦攝像機的輔助下，手動控制空間鼠標跟蹤焊縫，并引導焊槍越過障礙，當激光視覺控制器重新計算得到焊縫特征點后，開始引導焊槍的運動，并將引導的信息反饋給本地端的中央監(jiān)控人機界面，操作者停止直接控制。 本發(fā)明具有以下有益效果1.本發(fā)明通過共享控制算法把自主系統(tǒng)的控制命令與手動控制的控制命令在焊接遙控操作機器人控制器中融合，自主控制與手動控制共享焊槍的六個自由度，來調(diào)整焊槍的位置和姿態(tài)，實現(xiàn)焊縫跟蹤，并最終完成遙控焊接任務。2.本發(fā)明提高了遙控焊接的自主能力、避免了時延存在情況下的"運動-等待"情況，同時增強了遙控焊接系統(tǒng)的環(huán)境適應能力，具有較好的故障恢復能力；并解決了焊接遙控操作的避障問題。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖，其中宏觀視覺顯示器1、中央監(jiān)控人機界面2、操作者3、空間鼠標4、液晶光閘眼鏡5、立體視覺顯示器6、工業(yè)以太網(wǎng)7、機器人控制器8、激光視覺控制器9、機器人10、工作平臺11、第一可控云臺12、雙目攝像機13、工件14、第二可控云臺15、宏觀變焦攝像機16、焊槍17、激光視覺傳感器工作頭18、焊接電源19，圖2是本發(fā)明采用自由度分割算法的算法控制框圖，圖3是本發(fā)明采用自由度加權融合算法控制框圖，圖4是焊接直線焊縫且對接坡口焊縫長200mm時得到的焊縫跟蹤偏差曲線圖，圖5是焊接焊縫是V型坡口的平面曲線焊縫，中部位置約10mm焊縫間斷，得到的焊縫跟蹤偏差曲線圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 結(jié)合圖1-圖3說明本實施方式，本實施方式的方法由以下步驟 實現(xiàn)的步驟一 宏觀變焦攝像機16采集二維視頻圖像，并通過視頻線將二維視頻圖像傳 給宏觀視覺顯示器1 ，操作者3在本地端的中央監(jiān)控人機界面2中通過焦距控制及第二可控 云臺15調(diào)整視野； 步驟二 操作者3操作空間鼠標4發(fā)出控制指令，通過工業(yè)以太網(wǎng)7傳給遠端的 機器人控制器8去控制遠端機器人10的運動，機器人10引導焊槍17移動達到焊縫上方 30-40mm附近，同時機器人控制器8實時將焊槍17的位姿矩陣傳給本地端的中央監(jiān)控人機 界面2，調(diào)整界面中虛擬環(huán)境的機器人10的位姿； 步驟三雙目攝像機13將獲取的焊接環(huán)境圖像傳輸給本地端的立體視覺顯示器 6，操作者3佩戴液晶光閘眼鏡5觀察獲得遠端環(huán)境的深度信息，并在中央監(jiān)控人機界面2 中調(diào)節(jié)第一可控云臺12從多視角觀察，操作者3跟蹤焊縫； 步驟四工件14固定在工作平臺11上構成遠端的焊接環(huán)境，具有六個自由度的機 器人10的第六關節(jié)與焊槍17固接，焊槍17上安裝有激光視覺傳感器工作頭18，激光束中 心距焊槍17尖端橫向距離20—30mm，焊槍17處于焊接環(huán)境空間的任意位置；
步驟五操作者3操作中央監(jiān)控人機界面2啟動激光視覺控制器9和激光視覺傳 感器工作頭18并啟動焊接電源19，當激光視覺控制器9處理焊縫的特征點實現(xiàn)焊槍17的 引導后，機器人10向焊縫的起始點運動； 步驟六機器人IO運動到焊縫的起始位置，開始焊縫自動跟蹤，在此過程中焊槍 17保持與工件14的弧長距離為2-3mm，距離參數(shù)通過中央監(jiān)控人機界面2設定；
步驟七操作者3根據(jù)焊縫的形式和焊接環(huán)境的特點，通過本地端的中央監(jiān)控人 機界面2設定人機協(xié)作共享控制算法控制焊槍17的位置和姿態(tài)，其中人機協(xié)作共享控制算 法由自由度加權融合算法和自由度分割算法構成 當焊縫為坡口輪廓規(guī)則的平面焊縫時，操作者3通過本地端的中央監(jiān)控人機界面 2采用自由度分割算法，由激光視覺控制器9和激光視覺傳感器工作頭18控制焊槍17位置 的高度Z和橫向偏差A x，操作者3控制焊槍17的其余姿態(tài)，速度Y在中央監(jiān)控人機界面2 中設定，激光視覺傳感器工作頭18引導焊槍17向工件14表面的焊縫起始位置移動，當激 光視覺傳感器工作頭18能夠跟蹤焊縫時，機器人控制器8開始控制焊槍17沿著焊縫走向 前進，手動命令控制焊槍12的姿態(tài)(Rx，Ry，Rz)，其中Rx為行進角、Ry為工作角、Rz為自旋 角，直至作業(yè)完畢； 當焊縫為存在障礙的非連續(xù)焊縫或者使激光視覺跟蹤無效時，操作者3通過本地 端的中央監(jiān)控人機界面2采用自由度加權融合算法，激光視覺控制器9和激光視覺傳感器 工作頭18跟蹤到焊縫間斷處或激光視覺跟蹤無效時，激光視覺傳感器工作頭18跟蹤的特 征點消失，激光視覺控制器9引導失效，操作者3在液晶光閘眼鏡5、立體視覺顯示器6、第 二可控云臺15和宏觀變焦攝像機16的輔助下，手動控制空間鼠標4跟蹤焊縫，并引導焊槍 17越過障礙，當激光視覺控制器9重新計算得到焊縫特征點后，開始引導焊槍17的運動，并 將引導的信息反饋給本地端的中央監(jiān)控人機界面2，操作者3停止直接控制。
具體實施方式
二 結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式的自由度加權融合算法是由操作者3直接控制命令和視覺傳感控制命令在機器人控制器8中按照預先確定的權 重值進行迭加，二者的控制命令對機器人10的所有自由度進行影響，共同改變焊槍17的 位姿，設操作者3的手動控制命令的驅(qū)動矩陣為A 1\6，權重值為& (0 < & < 1)，激光 視覺控制器9的激光條紋打到工件14的表面，反射到激光視覺傳感器工作頭18上，通 過圖像處理提取焊縫的坡口信息，得到焊縫特征點的位置信息(X， Y， Z)，其中X為橫向、 Y為速度、Z為高度，結(jié)合此時的機器人10的姿態(tài)(Rx， Ry， Rz)，其中Rx為行進角、Ry為 工作角、Rz為自旋角，得到激光視覺傳感控制命令的驅(qū)動矩陣，設該驅(qū)動矩陣為AT26， 權重值為K2(0 < K2 < 1)，則根據(jù)自由度加權融合算法得到焊槍17的驅(qū)動矩陣T :
r = ^:,A7;6 +《2Ar26(o <《< i,o <夂2 < i)，通過逆運動學解出機器人io在下一個伺服周期
運動要達到的各個關節(jié)角值，從而實現(xiàn)機器人10運動過程中手動控制命令與視覺傳感命
令共同對機器人10的控制；當焊縫區(qū)存在障礙時的非連續(xù)焊縫可以通過共享控制的手動
控制機器人10越過障礙，提高了在非結(jié)構環(huán)境作業(yè)能力。其它組成及步驟與
具體實施例方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式的自由度分割算法是 把機器人的六個自由度進行分割，直接控制命令與視覺傳感控制命令分別控制不同的自 由度，激光視覺控制器9的激光條紋打到工件14的表面，反射到激光視覺傳感器工作 頭18上，通過圖像處理提取焊縫的坡口信息，得到焊縫特征點的位置信息(X， Y， Z)，其 中X為橫向、Y為速度、Z為高度，結(jié)合此時的機器人IO的姿態(tài)(Rx， Ry， Rz)，其中Rx為 行進角、Ry為工作角、Rz為自旋角，得到激光視覺傳感控制命令的驅(qū)動矩陣，設該驅(qū)動矩 陣為AT2n，權重值為K2(0 < K2 < 1)，則根據(jù)自由度分割算法得到焊槍的驅(qū)動矩陣T :
r =《A7;(6—") + ^2Ar2"(" < 6,o < <i,o <〖2 <i)，通過逆運動學解出機器人io在
下一個伺服周期運動要達到的各個關節(jié)角值，從而實現(xiàn)機器人io運動過程中手動控制命 令與視覺傳感命令共同對機器人10的控制；操作者3的操作負擔減輕，跟蹤的精度提高，滿 足遙控焊接的要求。其它組成及步驟與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的共享控制是將自主系 統(tǒng)的控制命令與手動控制的控制命令在焊接遙操作機器人控制器8中融合，自主控制與直 接控制共享機器人10的六個自由度控制、調(diào)整焊槍17的位置和姿態(tài)，完成遙控焊接任務。 其它組成及步驟與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五結(jié)合圖l和圖5說明本實施方式，本實施方式為跟蹤焊縫為平面 曲線焊縫是V型坡口的正弦曲線中部位置斷開10mm焊縫，步驟一 步驟六與具體實施方式
一相同，步驟七操作者3通過本地端的中央監(jiān)控人機界面2采用自由度加權融合算法，激 光視覺控制器9和激光視覺傳感器工作頭18跟蹤到10mm的焊縫間斷處時，激光視覺傳感 器工作頭18跟蹤的特征點消失，激光視覺控制器9引導失效，操作者3在液晶光閘眼鏡5、 立體視覺顯示器6、第二可控云臺15和宏觀變焦攝像機16的輔助下，手動控制空間鼠標4 跟蹤焊縫，并引導焊槍17越過障礙，當激光視覺控制器9重新計算得到焊縫特征點后，開始 引導焊槍17的運動，并將引導的信息反饋給本地端的中央監(jiān)控人機界面2，操作者3停止直 接控制； 得到的跟蹤曲線圖如圖5所示，可見當焊縫區(qū)存在障礙時的非連續(xù)焊縫可以通過 共享控制的手動控制機器人10越過障礙，提高了在非結(jié)構環(huán)境作業(yè)能力。
具體實施方式
六結(jié)合圖1和圖4說明本實施方式，本實施方式為直線焊縫，對接 坡口焊縫長200mm，步驟一 步驟六與具體實施方式
一相同，步驟七操作者3通過本地端 的中央監(jiān)控人機界面2采用自由度分割算法，由激光視覺控制器9和激光視覺傳感器工作 頭18控制焊槍17位置的高度Z和橫向偏差A x，操作者3控制焊槍17的其余姿態(tài)，速度Y 在中央監(jiān)控人機界面2中設定，激光視覺傳感器工作頭18引導焊槍17向工件14表面的焊 縫起始位置移動，當激光視覺傳感器工作頭18能夠跟蹤焊縫時，機器人控制器8開始控制 焊槍17沿著焊縫走向前進，手動命令控制焊槍12的姿態(tài)(Rx， Ry， Rz)，其中Rx為行進角、 Ry為工作角、Rz為自旋角，直至作業(yè)完畢； 得到的跟蹤偏差曲線圖如圖4，由于操作者3僅控制焊槍17的一個自由度，操作負 擔減輕，跟蹤的精度提高，其平均偏差為1. lmm。滿足遙控焊接的要求。
工作原理本發(fā)明中操作者3通過空間鼠標4發(fā)出的機器人控制命令與激光視覺 控制器9發(fā)出的機器人控制命令根據(jù)人機協(xié)作共享控制算法在機器人控制器8中融合，即 直接控制與自主控制的融合，控制焊槍的六個自由度(X， Y， Z， Rx， Ry， Rz)，其中X為橫向、Y 為速度、Z為高度、Rx為行進角、Ry為工作角、Rz為自旋角，調(diào)整焊槍17的位置和姿態(tài)，以 達到補償時間延遲、避障和實現(xiàn)連續(xù)操作焊接的目的。
權利要求
一種人機協(xié)作共享控制遙控焊接的方法，其特征在于所述方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一宏觀變焦攝像機(16)采集二維視頻圖像，并通過視頻線將二維視頻圖像傳給宏觀視覺顯示器(1)，操作者(3)在本地端的中央監(jiān)控人機界面(2)中通過焦距控制及第二可控云臺(15)調(diào)整視野；步驟二操作者(3)操作空間鼠標(4)發(fā)出控制指令，通過工業(yè)以太網(wǎng)(7)傳給遠端的機器人控制器(8)去控制遠端機器人(10)的運動，機器人(10)引導焊槍(17)移動達到焊縫上方30-40mm附近，同時機器人控制器(8)實時將焊槍(17)的位姿矩陣傳給本地端的中央監(jiān)控人機界面(2)，調(diào)整界面中虛擬環(huán)境的機器人(10)的位姿；步驟三雙目攝像機(13)將獲取的焊接環(huán)境圖像傳輸給本地端的立體視覺顯示器(6)，操作者(3)佩戴液晶光閘眼鏡(5)觀察獲得遠端環(huán)境的深度信息，并在中央監(jiān)控人機界面(2)中調(diào)節(jié)第一可控云臺(12)從多視角觀察，操作者(3)跟蹤焊縫；步驟四工件(14)固定在工作平臺(11)上構成遠端的焊接環(huán)境，具有六個自由度的機器人(10)的第六關節(jié)與焊槍(17)固接，焊槍(17)上安裝有激光視覺傳感器工作頭(18)，激光束中心距焊槍(17)尖端橫向距離20--30mm，焊槍(17)處于焊接環(huán)境空間的任意位置；步驟五操作者(3)操作中央監(jiān)控人機界面(2)啟動激光視覺控制器(9)和激光視覺傳感器工作頭(18)并啟動焊接電源(19)，當激光視覺控制器(9)處理焊縫的特征點實現(xiàn)焊槍(17)的引導后，機器人(10)向焊縫的起始點運動；步驟六機器人(10)運動到焊縫的起始位置，開始焊縫自動跟蹤，在此過程中焊槍(17)保持與工件(14)的弧長距離為2-3mm，距離參數(shù)通過中央監(jiān)控人機界面(2)設定；步驟七操作者(3)根據(jù)焊縫的形式和焊接環(huán)境的特點，通過本地端的中央監(jiān)控人機界面(2)設定人機協(xié)作共享控制算法控制焊槍(17)的位置和姿態(tài)，其中人機協(xié)作共享控制算法由自由度加權融合算法和自由度分割算法構成當焊縫為坡口輪廓規(guī)則的平面焊縫時，操作者(3)通過本地端的中央監(jiān)控人機界面(2)采用自由度分割算法，由激光視覺控制器(9)和激光視覺傳感器工作頭(18)控制焊槍(17)位置的高度Z和橫向偏差Δx，操作者(3)控制焊槍(17)的其余姿態(tài)，速度Y在中央監(jiān)控人機界面(2)中設定，激光視覺傳感器工作頭(18)引導焊槍(17)向工件(14)表面的焊縫起始位置移動，當激光視覺傳感器工作頭(18)能夠跟蹤焊縫時，機器人控制器(8)開始控制焊槍(17)沿著焊縫走向前進，手動命令控制焊槍(12)的姿態(tài)(Rx，Ry，Rz)，其中Rx為行進角、Ry為工作角、Rz為自旋角，直至作業(yè)完畢；當焊縫為存在障礙的非連續(xù)焊縫或者使激光視覺跟蹤無效時，操作者(3)通過本地端的中央監(jiān)控人機界面(2)采用自由度加權融合算法，激光視覺控制器(9)和激光視覺傳感器工作頭(18)跟蹤到焊縫間斷處或激光視覺跟蹤無效時，激光視覺傳感器工作頭(18)跟蹤的特征點消失，激光視覺控制器(9)引導失效，操作者(3)在液晶光閘眼鏡(5)、立體視覺顯示器(6)、第二可控云臺(15)和宏觀變焦攝像機(16)的輔助下，手動控制空間鼠標(4)跟蹤焊縫，并引導焊槍(17)越過障礙，當激光視覺控制器(9)重新計算得到焊縫特征點后，開始引導焊槍(17)的運動，并將引導的信息反饋給本地端的中央監(jiān)控人機界面(2)，操作者(3)停止直接控制。
2. 根據(jù)權利要求1所述一種人機協(xié)作共享控制遙控焊接的方法，其特征在于所述步驟七中自由度加權融合算法是由操作者(3)直接控制命令和視覺傳感控制命令在機器人控 制器(8)中按照預先確定的權重值進行迭加，二者的控制命令對機器人(10)的所有自由度 進行影響，共同改變焊槍(17)的位姿，設操作者(3)的手動控制命令的驅(qū)動矩陣為at，， 權重值為& (0 < & < 1)，激光視覺控制器(9)的激光條紋打到工件(14)的表面，反射到 激光視覺傳感器工作頭(18)上，通過圖像處理提取焊縫的坡口信息，得到焊縫特征點的位 置信息(X， Y，Z)，其中X為橫向、Y為速度、Z為高度，結(jié)合此時的機器人(10)的姿態(tài)(Rx， Ry， Rz)，其中Rx為行進角、Ry為工作角、Rz為自旋角，得到激光視覺傳感控制命令的驅(qū)動 矩陣，設該驅(qū)動矩陣為a t26，權重值為k2 (0 < k2 < 1)，則根據(jù)自由度加權融合算法得到焊槍(17)的驅(qū)動矩陣t:r:&A7;6 +尺2Ar26(o〈《〈i,o〈ii:2〈i)，通過逆運動學解出機器人(10)在下一個伺服周期運動要達到的各個關節(jié)角值，從而實現(xiàn)機器人(10)運動過程 中手動控制命令與視覺傳感命令共同對機器人(10)的控制。
3. 根據(jù)權利要求1所述一種人機協(xié)作共享控制遙控焊接的方法，其特征在于所述步驟七中自由度分割算法是把機器人的六個自由度進行分割，直接控制命令與視覺傳感控制命令分別控制不同的自由度，激光視覺控制器(9)的激光條紋打到工件(14)的表面，反射到 激光視覺傳感器工作頭(18)上，通過圖像處理提取焊縫的坡口信息，得到焊縫特征點的位 置信息(X， Y， Z)，其中X為橫向、Y為速度、Z為高度，結(jié)合此時的機器人(10)的姿態(tài)(Rx， Ry， Rz)，其中Rx為行進角、Ry為工作角、Rz為自旋角，得到激光視覺傳感控制命令的驅(qū)動 矩陣，設該驅(qū)動矩陣為a t2n，權重值為k2 (0 < k2 < 1)，則根據(jù)自由度分割算法得到焊槍的驅(qū)動矩陣t :r = ^at;(6—") +〖2Ar2"(" < 6,o < & < i,o <《2 < i)，通過逆運動學解出機器人(10)在下一個伺服周期運動要達到的各個關節(jié)角值，從而實現(xiàn)機器人(10)運動 過程中手動控制命令與視覺傳感命令共同對機器人(10)的控制。
4. 根據(jù)權利要求1所述一種人機協(xié)作共享控制遙控焊接的方法，其特征在于所述步驟七中共享控制是將自主系統(tǒng)的控制命令與手動控制的控制命令在焊接遙操作機器人控制器(8)中融合，自主控制與直接控制共享機器人(10)的六個自由度控制、調(diào)整焊槍(17)的 位置和姿態(tài)，完成遙控焊接任務。
全文摘要
一種人機協(xié)作共享控制遙控焊接的方法，它涉及一種遙控焊接的方法。本發(fā)明的目的是解決目前遙控焊接中有時間延遲情況下，直接控制操作不能夠連續(xù)進行，甚至不能工作，以及在焊接環(huán)境復雜，焊縫坡口輪廓尺寸不規(guī)則時，自主跟蹤焊縫焊接不能實現(xiàn)的問題。步驟一宏觀變焦攝像機采集二維視頻圖像，操作者在中央監(jiān)控人機界面中調(diào)整視野；步驟二機器人引導焊槍移動達到焊縫上方附近；步驟三操作者跟蹤焊縫；步驟四工件固定在工作平臺上構成遠端的焊接環(huán)境；步驟五機器人向焊縫的起始點運動；步驟六焊槍保持與工件的弧長距離參數(shù)通過中央監(jiān)控人機界面設定；步驟七操作者通過中央監(jiān)控人機界面設定共享控制算法。本發(fā)明用于遙控焊接。
文檔編號B23K37/00GK101745765SQ20091007342
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權日2009年12月15日
發(fā)明者吳林, 張廣軍, 李海超, 陳洪堂, 高洪明 申請人:哈爾濱工業(yè)大學