[發明專利]人機協作共享控制遙控焊接的方法

有效

• 申請號: 200910073421.6
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN101745765A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 李海超;高洪明;張廣軍;陳洪堂;吳林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

1.一種人機協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：

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)在本地端的中央監控人機界 面(2)中通過焦距控制及第二可控云臺(15)調整視野；

步驟二：操作者(3)操作空間鼠標(4)發出控制指令，通過工業以太網 (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控人機界面(2)，調 整界面中虛擬環境的機器人(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)觀察獲得遠端環境的深度 信息，并在中央監控人機界面(2)中調節第一可控云臺(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境，具有 六個自由度的機器人(10)的第六關節與焊槍(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)處于焊接環境空間的任意位置；

步驟五：操作者(3)操作中央監控人機界面(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，距離參數通過中 央監控人機界面(2)設定；

步驟七：操作者(3)根據焊縫的形式和焊接環境的特點，通過本地端的 中央監控人機界面(2)設定人機協作共享控制算法控制焊槍(17)的位置和 姿態，其中人機協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則的平面焊縫時，操作者(3)通過本地端的中央監 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，速度Y在中央監控人機界面(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(17)的姿態Rx， Ry，Rz，其中Rx為行進角、Ry為工作角、Rz為自旋角，直至作業完畢；

當焊縫為存在障礙的非連續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 中央監控人機界面(2)，操作者(3)停止直接控制。