[發明專利]一種海洋工程復雜節點多機器人焊接協同控制方法

有效

• 申請號: 202011319665.0
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112496582B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 劉必江;張良
• 申請（專利權）人: 博邁科海洋工程股份有限公司
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B25J9/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種海洋工程復雜節點多機器人焊接協同控制方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、選定海洋工程復雜節點的三維模型中任意兩個需焊接相連的部件的焊接方法，具體為：將第一待焊接件的兩個長邊側分別通過焊接固定在第二待焊接件的設定位置處，以在兩個待焊接件之間形成由兩個直線形焊接位置構成的一個待焊接處，在每一個待焊接處的兩個待焊接位置需分別同時采用焊接機器人進行焊接形成兩道直線形焊縫；

步驟二、在Tekla軟件中點選在海洋工程復雜節點的三維模型中需同時采用兩個焊接機器人協同焊接的每個待焊接處的兩個焊接位置，所述的兩個焊接機器人分別作為主焊接機器人、副焊接機器人；

步驟三、使用python編程語言對Tekla軟件進行信息提取的二次開發，具體過程為：

第一步，遍歷每一個需要主焊接機器人和副焊接機器人協同焊接處的兩個待焊接位置；

第二步，以Tekla軟件內的基坐標系作為全局坐標系，讀取Tekla軟件內所有需要協同焊接的待焊接位置的數據并將數據存入Mongo DB數據庫的第一子庫中，所述的待焊接位置的數據包括全局坐標系下每個待焊接位置的起點坐標、終點坐標以及長度；

第三步，在Tekla軟件內識別每個需要協同焊接的待焊接處的兩個焊接位置之間的中線位置，然后讀取中線數據并將中線數據存入Mongo DB數據庫的第二子庫中，所述的中線數據包括在全局坐標系下的每個待焊接處的中線的起點坐標和終點坐標；

步驟四、使用python中的numpy模塊求出全局坐標系下所有焊接處的待焊接位置的空間直線方程并存入MongoDB第三子庫中；

步驟五、利用python中的pandas模塊對主焊接機器人和副焊接機器人需協同焊接處的待焊接位置進行選取，具體過程如下：

第一步，引入pandas模塊，調用Mongo DB數據庫中第一子庫的全部待焊接位置的長度數據并比較長度大小，然后按照從小到大排序，選擇其中一條長度最短的待焊接位置作為主焊接機器人待焊接位置，記為位置A，并調取Mongo DB數據庫中與位置A對應的第一、第三子庫中的數據；

第二步，將第一子庫和第三子庫數據中除位置A外的待焊接位置的數據與位置A的數據進行比對，選出與位置A平行的所有待焊接位置的數據；計算與位置A平行的所有待焊接位置與位置A的距離并按照從小到大排序；然后從與位置A最近的待焊接位置的直線方程開始分別依次與位置A的直線方程組合，求取兩者之間的中線的起點坐標，再與第二子庫中中線數據進行對照，當存在該中線的起點坐標，則將與該中線的起點坐標對應的待焊接位置記為位置B，所述的位置B為副焊接機器人待焊接位置；

步驟六、使用python中的離散算法，根據位置A和位置B的空間直線方程，將位置A和位置B分別離散成n_a、n_b個離散點，并獲得全局坐標系下位置A的所有離散點的坐標和位置B所有離散點的坐標

步驟七、利用python中的scipy模塊的矩陣算法，將全局坐標系下位置A的每一個離散點坐標和位置B每一個離散點坐標分別轉化為機器人基坐標系下位置A的坐標位置B的坐標

步驟八、在python中引入matplotlib模塊，使用機器人位姿求解算法,分別帶入位置A在主焊接機器人基坐標系下的任一離散點坐標進行機器人的逆運動計算、位置B在副焊接機器人基坐標系下的任一離散點坐標進行機器人的逆運動計算，分別得到主焊接機器人焊接時各個關節的轉角數據并存入MongoDB數據庫中的第四子庫中以及副焊接機器人焊接時各個關節的轉角數據并存入MongoDB數據庫中的第五子庫中；

步驟九、在MongoDB第一、第三子庫中刪除本次計算的主焊接機器人位置A、副焊接機器人位置B的相關數據，所述的相關數據包括位置A和位置B的起點坐標、終點坐標、長度以及空間直線方程；

步驟十、依次選取排序中處于下一長度的位置作為位置A，重復步驟四-步驟八，直到計算出主、副焊接機器人在所有協同焊接位置進行焊接時機器人各個關節的轉角數據并存儲在MongoDB數據庫的第四、第五子庫中；在每次計算后重復步驟九，在MongoDB第一、第三子庫中刪除每次計算的主焊接機器人位置A、副焊接機器人位置B的相關數據；

步驟十一、清空第二子庫數據；

步驟十二、利用主焊接機器人關節轉角數據和副焊接機器人關節轉角數據，分別形成主焊接機器人運動指令和副焊接機器人運動指令，主焊接機器人和副焊接機器人根據各自的運動指令在每一個待焊接處的兩個待焊接位置分別同時協同焊接。