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专利号: 202010499740X
申请人: 北部湾大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于远程校正的船舶组立板焊接机器人,其特征在于:包括随动焊接机器人、主动机器人、控制系统与人机交互系统;

所述随动焊接机器人的末端安装有结构光视觉扫描装置、焊枪,所述随动焊接机器人上安装有焊接机器人控制器,所述焊接机器人控制器输入端与所述结构光视觉扫描装置连接,所述焊接机器人控制器输出端与所述随动焊接机器人输入端连接;

所述主动机器人的末端安装有焊枪模型、施力把手,所述主动机器人上安装有主动机器人控制器,所述施力把手底部安装有力觉传感器;所述主动机器人控制器包括阻抗控制器、模糊自整定控制器、逆动态模型;

所述阻抗控制器的输入端分别与所述力觉传感器、所述随动焊接机器人控制器连接,所述阻抗控制器的输出端与主动机器人的输入端连接;所述阻抗控制器用于通过获取随动焊接机器人的位置信息和施加于施力把手的力信息,并通过计算得到位置误差和外力值后传送给主动机器人,实现主动机器人末端的力和位置的柔顺控制;

所述模糊自整定控制器的输入端分别与所述力觉传感器、所述随动焊接机器人控制器连接,所述模糊自整定控制器的输出端与所述阻抗控制器连接;所述模糊自整定控制器用于获取随动焊接机器人位置变化量和外界力变化量的实时值,实时调整比例系数、积分系数和微分系数,实时调整阻抗控制器的输出值;

所述逆动态模型的一个输出端接入与所述阻抗控制器与所述主动机器之间的加法器,所述逆动态模型的另一个端输出端与焊接机器人控制器、所述控制系统连接;所述逆动态模型用于接收所述阻抗控制器输出的力信息和位置信息,计算主动机器人的轨迹跟随误差,进行轨迹跟随纠偏控制;

所述焊接机器人控制器、所述逆动态模型通过通信电缆与所述控制系统连接,所述随动焊接机器人受主动机器人随动控制,实现同步动作,所述控制系统与所述人机交互系统连接。

2.如权利要求1所述的基于远程校正的船舶组立板焊接机器人,其特征在于:所述模糊自整定控制器中,输入和输出控制的矩阵对应关系为:H1:

H2:

式中,H1为模糊控制器角度的对应关系,H2为模糊控制器角速度和加速度的对应关系,Kp,Kv分别表示外界输入力的参数、位置参数,Kp,Kv为模糊自整定控制器的控制参数向量,q, 分别表示主动机器人六个关节的关节角度、角速度和角加速度,向量Kv的值与目标位置与当前位置之间主动机器人的六个关节角度q和角速度 差值有关,向量Kp的值与主动机器人六个关节的的角加速度 的差值有关; 表示一个维度的论域、 表示三个维度的论域。

3.如权利要求1所述的基于远程校正的船舶组立板焊接机器人,其特征在于:所述随动焊接机器人底部还设有顶部固定安装有导轨的导轨支架,所述导轨外部设有配合滑动连接的滑座,所述随动焊接机器人的底座固定在滑座上。

4.如权利要求3所述的基于远程校正的船舶组立板焊接机器人,其特征在于:所述随动焊接机器人还包括清枪机,所述清枪机设于随动焊接机器人靠近焊枪一侧,所述清枪机与所述随动焊接机器人的底座连接。

5.如权利要求1所述的基于远程校正的船舶组立板焊接机器人,其特征在于:所述结构光视觉扫描装置包括激光扫描器和CCD摄像机,所述激光扫描器、所述CCD摄像机均与焊接机器人控制器连接。

6.如权利要求5所述的基于远程校正的船舶组立板焊接机器人,其特征在于:所述结构光视觉扫描装置位于所述焊枪的前方10-20cm的范围内。

7.如权利要求1所述的基于远程校正的船舶组立板焊接机器人,其特征在于:所述随动焊接机器人和所述主动机器人的结构相同,均为六轴机器人。

8.如权利要求1所述的基于远程校正的船舶组立板焊接机器人,其特征在于:还包括报警器,所述报警器与控制系统连接。

9.如权利要求1-8任一所述的基于远程校正船舶中组立板焊接机器人的焊接方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:随动焊接机器人的结构光视觉扫描装置扫描焊缝,自主识别焊缝中心点,采集焊缝位置信息,并将位置信息传输给控制系统;

S2:控制系统判断是否识别获取焊缝中心点,若是,则执行步骤S3;若否,控制系统发出警报,则执行步骤S4;

S3:控制系统获取焊缝中心点坐标,自动编制焊枪运动轨迹,执行步骤S5;

S4:施加外力于主动机器人的施力把手,改变主动机器人运动轨迹,从而对随动焊接机器人的焊接轨迹进行校正并执行步骤S1;

S5:随动焊接机器人获取运动轨迹信息,控制焊枪自主焊接,当焊枪到达焊缝起止位置时,控制系统控制焊枪执行起收弧程序;

S6:完成一个焊接单元后,清枪机进行清枪剪丝,控制系统控制随动焊接机器人通过导轨自动移至下一个焊接单元继续焊接。