[发明专利]人机协作共享控制遥控焊接的方法

摘要

一种人机协作共享控制遥控焊接的方法，它涉及一种遥控焊接的方法。本发明的目的是解决目前遥控焊接中有时间延迟情况下，直接控制操作不能够连续进行，甚至不能工作，以及在焊接环境复杂，焊缝坡口轮廓尺寸不规则时，自主跟踪焊缝焊接不能实现的问题。步骤一：宏观变焦摄像机采集二维视频图像，操作者在中央监控人机界面中调整视野；步骤二：机器人引导焊枪移动达到焊缝上方附近；步骤三：操作者跟踪焊缝；步骤四：工件固定在工作平台上构成远端的焊接环境；步骤五：机器人向焊缝的起始点运动；步骤六：焊枪保持与工件的弧长距离参数通过中央监控人机界面设定；步骤七：操作者通过中央监控人机界面设定共享控制算法。本发明用于遥控焊接。

主权项

一种人机协作共享控制遥控焊接的方法，其特征在于所述方法由以下步骤实现：步骤一：宏观变焦摄像机(16)采集二维视频图像，并通过视频线将二维视频图像传给宏观视觉显示器(1)，操作者(3)在本地端的中央监控人机界面(2)中通过焦距控制及第二可控云台(15)调整视野；步骤二：操作者(3)操作空间鼠标(4)发出控制指令，通过工业以太网(7)传给远端的机器人控制器(8)去控制远端机器人(10)的运动，机器人(10)引导焊枪(17)移动达到焊缝上方30-40mm附近，同时机器人控制器(8)实时将焊枪(17)的位姿矩阵传给本地端的中央监控人机界面(2)，调整界面中虚拟环境的机器人(10)的位姿；步骤三：双目摄像机(13)将获取的焊接环境图像传输给本地端的立体视觉显示器(6)，操作者(3)佩戴液晶光闸眼镜(5)观察获得远端环境的深度信息，并在中央监控人机界面(2)中调节第一可控云台(12)从多视角观察，操作者(3)跟踪焊缝；步骤四：工件(14)固定在工作平台(11)上构成远端的焊接环境，具有六个自由度的机器人(10)的第六关节与焊枪(17)固接，焊枪(17)上安装有激光视觉传感器工作头(18)，激光束中心距焊枪(17)尖端横向距离20--30mm，焊枪(17)处于焊接环境空间的任意位置；步骤五：操作者(3)操作中央监控人机界面(2)启动激光视觉控制器(9)和激光视觉传感器工作头(18)并启动焊接电源(19)，当激光视觉控制器(9)处理焊缝的特征点实现焊枪(17)的引导后，机器人(10)向焊缝的起始点运动；步骤六：机器人(10)运动到焊缝的起始位置，开始焊缝自动跟踪，在此过程中焊枪(17)保持与工件(14)的弧长距离为2-3mm，距离参数通过中央监控人机界面(2)设定；步骤七：操作者(3)根据焊缝的形式和焊接环境的特点，通过本地端的中央监控人机界面(2)设定人机协作共享控制算法控制焊枪(17)的位置和姿态，其中人机协作共享控制算法由自由度加权融合算法和自由度分割算法构成：当焊缝为坡口轮廓规则的平面焊缝时，操作者(3)通过本地端的中央监控人机界面(2)采用自由度分割算法，由激光视觉控制器(9)和激光视觉传感器工作头(18)控制焊枪(17)位置的高度Z和横向偏差Δx，操作者(3)控制焊枪(17)的其余姿态，速度Y在中央监控人机界面(2)中设定，激光视觉传感器工作头(18)引导焊枪(17)向工件(14)表面的焊缝起始位置移动，当激光视觉传感器工作头(18)能够跟踪焊缝时，机器人控制器(8)开始控制焊枪(17)沿着焊缝走向前进，手动命令控制焊枪(12)的姿态(Rx，Ry，Rz)，其中Rx为行进角、Ry为工作角、Rz为自旋角，直至作业完毕；当焊缝为存在障碍的非连续焊缝或者使激光视觉跟踪无效时，操作者(3)通过本地端的中央监控人机界面(2)采用自由度加权融合算法，激光视觉控制器(9)和激光视觉传感器工作头(18)跟踪到焊缝间断处或激光视觉跟踪无效时，激光视觉传感器工作头(18)跟踪的特征点消失，激光视觉控制器(9)引导失效，操作者(3)在液晶光闸眼镜(5)、立体视觉显示器(6)、第二可控云台(15)和宏观变焦摄像机(16)的辅助下，手动控制空间鼠标(4)跟踪焊缝，并引导焊枪(17)越过障碍，当激光视觉控制器(9)重新计算得到焊缝特征点后，开始引导焊枪(17)的运动，并将引导的信息反馈给本地端的中央监控人机界面(2)，操作者(3)停止直接控制。