[發明專利]機器人類線形柔性作業視覺模糊仿形控制方法

有效

• 申請號: 201711477715.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN109986238B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 呂潔印;周受欽;劉海林
• 申請（專利權）人: 深圳中集智能科技有限公司;深圳中集科技有限公司;東莞中集智能科技有限公司;中國國際海運集裝箱（集團）股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B23K37/00
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 謝栒;劉明霞

本發明提供了一種機器人類線形柔性作業視覺模糊仿形控制方法。控制方法包括：獲取機器人當前位置圖像；根據當前位置圖像判斷當前位置圖像的特征點與預設圖像特征點的偏差值；根據偏差值判斷當前位置所屬區域；根據所述當前位置所屬區域控制機器人移動以實現對所述預設圖像特征點的對準，當機器人沿著作業方向移動時，在每個工作面均執行對所述圖像特征點的對準步驟，從而實現仿形操作，其中，所述預設圖像分為三個速度控制區域，根據所述當前位置的所屬區域所在的速度控制區域，控制機器人以三種速度仿形，所述三種仿形速度分別對應于所述三個速度控制區域。控制裝置及控制方法可以提高作業質量，提高生產效率。

技術領域

本發明涉及智能化制造技術領域，且更具體地涉及一種機器人類線形柔性作業視覺模糊仿形控制方法。

背景技術

隨著全球制造業的飛速發展，以工業機器人為典型的機器人在制造業中的應用越來越廣泛，在裝備制造的切割、焊接、裝配、噴涂、傳送的每個環節，都可以看到工業機器人的身影。傳感器的發展也日新月異，基于視覺、聽覺、壓力、氣體的等等一系列原理的感知技術隨之發展了起來。

傳感技術融入工業機器人的應用，特別是視覺感知技術應用到工業機器人中，受到了工業機器人行業的重視，通常體現在視覺控制、視覺伺服方面。按控制模型分類，視覺控制可分為位置視覺伺服、圖像視覺伺服和混合視覺伺服控制。基于圖像的視覺控制是一種采用采集到的圖像特征來操作控制機器人的方法。目標的圖像特征是控制器的給定量，利用反饋來的圖像特征作為反饋，以偏差來設計機器人的運動調整策略，根據運動調整策略對運動進行控制，構成閉環控制系統。基于圖像的視覺伺服還是基于圖像的視覺控制的判斷依據是否是根據圖像特征的偏差判斷是否對機器人關節的運動速度控制。基于圖像的視覺伺服控制擁有關節速度環和圖像特征閉環，其控制方法實時性好，滿足對攝像頭機構的對中心隨動仿形控制的要求。同時，基于位置的視覺伺服依據位置信號作為反饋量或者給定量劃分為位置給定型視覺伺服控制和位置反饋型視覺伺服控制。從視覺控制的角度來講，位置給定型視覺控制屬于視覺開環型控制方法，屬于Looking then Doing的方式，對實時性要求較低，這種采用圖像伺服控制一部分自由度，其它自由度采用視覺開環型控制方法的位置給定型視覺控制成為當前研究的方向。

類線形作業是裝備制造中常見的作業需求，特別是距離較長的類線形作業，困難大、問題多。發展和應用針對類線形作業的眼在手上機器人圖像視覺控制方法將為研發高效自動化焊接裝備積累成功經驗，不僅對我國國民經濟將起到的推動作用，而且在一定程度上改變我國裝備制造行業技術水平落后的現狀，為制造業焊接的跨越式發展提供自動化、智能化、柔性化的技術支撐。以集裝箱行業為典型，集裝箱的構成主要是厚度為1.5~2mm薄板型金屬結構部件焊接拼裝組成，在運輸過程中其對承受全天候的航行考驗的要求較高，而且集裝箱在裝卸時采用標準車輛、器件和起重設備，所以該產品必須滿足水密性、強度和限制變形量的要求。波紋板與側梁（箱頂、箱底的側梁）折線焊縫的焊接是集裝箱生產制造中的關鍵工序，由于集裝箱采用薄型結構部件拼裝而成，在焊縫焊接時易焊破、易變形、規律性差，所以對焊接方面的技術要求比較高。薄板長腳焊縫特別是集裝箱的側板（波紋板）與上下側梁的折線焊縫的焊接自動化一直是企業的難題，集裝箱波紋板的折角為，且呈現“直線—固定角度折線—直線—固定角度折線”這樣的交替出現的周期重復的薄板結構件，待焊工件厚（1.6~2mm）、焊縫長、裝配間隙變化大（0~6mm）、焊接速度要求快（1.5m/min進行氣體保護焊接），波紋板與側梁的折線焊縫。集裝箱生產線生產的集裝箱一般長度為12m和6m，縱使多臺機器同時焊接，一臺機器一次也要焊接3~5m的距離，包括十幾個周期，幾十個折彎點；由于從波紋板下料、沖壓開始，經波紋板間的對接焊，到底板與波紋板的角焊，每個環節都存在一定的誤差干擾，使得裝配間隙軌跡存在無規律的波動，且間隙大小也在波動變化，間隙范圍為0~6mm不等，焊接過程中的熱影響使得待焊裝配縫隙存在一定的變形，使得裝配縫隙在焊接過程中呈現動態變化，前后不一致；在對焊接速度要求為1.3m/min焊接背景下，焊接過程中存在飛濺的高溫焊渣和強電弧等的干擾，復雜的環境使焊縫跟蹤監測非常困難，而焊縫識別的精度及速率直接影響著焊件的質量和生產效率。