平面自主移动焊接机器人仿真实验

设计了一款全新平面自主移动焊接机器人。采用两轮差速轮式移动方式,与万向球形成三点支撑,二维十字滑块作为精确定位机构。采用全封闭式结构,小型化、轻量化。利用CATIA进行三维建模,排除干涉。为验证机构的正确性,在ADAMS中对虚拟样机进行了运动轨迹仿真。由于焊接机器人的机构特点,它在行走过程中会出现偏差。为了减小因机构在运动中出现的偏差,进行了仿真实验。得出通过对焊接机器人底盘增加磁力和调整两轮速比可减小偏差,进一步提高了其焊接跟踪精度。

基于OpenCV的移动焊接机器人视觉系统自主标定方法

标定工作是实现机器人视觉计算的前提.根据移动焊接机器人工作场合的特殊性,基于OpenCV,提出一套针对手眼双目视觉系统的自主标定方法.自动提取角点,自主筛选有效标定图像序列,由亚像素角点提取结果求取相机内参数,由同时刻获取的标定图像对估算双目间几何矩阵,由标定板面在摄像机坐标系下位姿矩阵改变量间接求取摄像机运动矩阵,用最小二乘法快速计算出手眼关系.标定试验结果表明,相对于传统的Matlab标定工具箱,该方法能够满足用于机器人焊接的视觉系统所需标定精度,同时因无人为参与可很大程度地提高移动焊接机器人的自主性.

自主移动焊接机器人嵌入式视觉跟踪控制系统

为解决大型工件现场焊接空间受限和焊缝跟踪精度受干扰的问题,提出并设计了一种自主移动焊接机器人嵌入式视觉跟踪控制系统。系统紧凑、体积小,适应现场焊接作业。提出基于核相关滤波的焊缝跟踪算法,以解决焊接时的弧光干扰问题,实现实时、精确、可靠的焊缝跟踪。该算法通过生成大量的正负样本进行分类器训练,并映射到高斯核函数空间进行计算,来提高跟踪精度和可靠性;通过构建样本的循环矩阵和傅里叶变换来减少计算量,提高跟踪实时性。在ARM嵌入式系统中实施该自动跟踪算法,完成了对移动机器人的爬行和横摆控制,并实现了焊接过程的实时纠偏。通过对大型管道V型焊缝进行焊接实验表明,帧率达到10 fps,焊缝轨迹跟踪准确,焊接表面平顺。

移动焊接机器人的工件识别及焊缝起始位置定位

考虑到非结构空间焊接的特殊性,通过视觉技术,基于圆投影和Zernike矩,提出了一种两步模板匹配法检测待焊工件是否出现在视觉区域;结合霍夫直线检测方法,设计了一套提取特征直线算法,并确定焊缝起始点在图像中的亚像素位置.由移动机器人在不同角度拍摄工件图像,圆投影和Zernike矩计算结果验证了其表征模板特性的有效性,具有旋转抗性,而且对于光照条件及摄像机视野的鲁棒性好,焊缝起始位置定位结果满足视觉计算需要.

全向移动自动焊接机器人亮相世界机器人大会

11月23日,2015世界机器人大会在北京开幕。由北京卫星制造厂研制的全向移动自动焊接机器人一经亮相,就引来了众多参观者驻足,作为高度智能化装备的代表,该机器人是国内首台已经实现工程化应用的全向移动自动焊接机器人。全向移动自动焊接机器人是一套以＂智能移动平台＋柔性焊接机器人＋激光跟踪与视频监测系统＂为核心的智能化柔性制造装备。其中,智能移动平台系统是该厂具有自主知识产权的产品。

现场直击——自主创新产品

一年一度的国际性埃森焊接与切割展览会于2008年5月14～17日在北京·中国国际展览中心圆满落下帷幕。在这一盛会中,以清华大学潘际銮院士为首的产、学、研合作攻关的两款自主创新产品——全自动窄间隙钢轨弧焊系统和平面弯曲焊缝跟踪移动焊接机器人,在埃森展期间摆放在展台最醒目的位置。本刊记者应清华大学潘际銮院士邀请,如约而至进行了现场采访。

焊接专利

一种用于狭窄空间焊接的自主移动机器人，包括机器人本体，旋转扫描焊炬和控制系统；机器人本体包括移动机器人底盘．十字滑块调节装置．焊炬连接装置，焊接线缆固定装置；旋转扫描焊炬在焊接过程中，使焊枪匀速旋转并为控制器产生采样触发信号；控制系统根据霍尔电流传感器采集的电流信号实现焊接过程中焊缝偏差识别，