遥控焊接力觉遥示教点间变迁控制技术

在遥控焊接力觉遥示教过程中,为实现遥控焊接自主遥示教,需要对遥示教点间状态变迁技术进行基础研究。根据焊缝辨识模型,确定示教点位置,通过共享技术调整好示教点的姿态,辨识记忆好第一个焊缝示教点,向下一个示教点变迁控制,主要包括示教点z方向变迁控制和示教点在xSy平面内方向变迁控制。并对摩擦力对遥示教点间变迁影响进行分析,证明了摩擦力的存在会在xSy平面内减小机器人进给计算量,在z方向使Fz增加,但是在遥示教自适应控制准许范围内,不会影响焊缝辨识逻辑。通过遥示教变迁控制技术,实现了遥示教点间自动变迁,为自主遥示教创造条件。

基于共享力觉遥示教焊缝辨识策略

在遥控焊接遥示教过程中,在探针遇到复杂焊缝或焊缝拐点,力觉遥示教自适应控制无法完成时,可通过共享技术完成遥示教。通过建立的基于共享技术遥示教焊缝辨识试验平台,完成操作员和机器人有效协同操作,确保操作模式的平稳转换,并可实时叠加执行控制命令。确定了力觉遥示教共享控制模式,通过系统自动切换的自适应示教与手动调整控制,操作者与远端机器人之间能够有效地实现控制权力的共享。进行了半盒形试件共享遥示教试验,遥示教再现位置精度小于±0.5mm,满足遥控焊接工艺要求。

基于力觉遥示教焊缝辨识信号数值滤波技术

在基于力觉的遥示教过程中,为克服由于机器人的振动、焊缝表面粗糙不平和焊机电磁场干扰等因素造成焊缝的辨识力信号不稳,基于受力信号变化焊缝辨识模型分析,提出用卡尔曼滤波递推方法对焊缝辨识受力信号进行的滤波处理,建立焊缝受力信号滤波数学模型。通过模型的状态方程、观测方程、状态预报滤波、滤波增益矩阵和预报状态的协方差矩阵,完成对下一时刻受力信号准确预报。试验表明,卡尔曼滤波使焊缝受力信号状态估计的误差变小,增加焊缝辨识受力信号检测精度,进而可以提高遥控焊接遥示教焊缝辨识精度。

力觉遥示教姿态几何平面法

提出基于力觉搜寻焊接坡口遥示教点方法和力觉遥示教姿态几何平面法,并给出利用遥示教姿态几何平面法计算遥示教工作角α和行走角β的方法。实验表明:基于力觉遥示教工作角fα和行走角fβ较手工示教工作角hα和行走角hβ误差小,误差分布较均匀,通过做平均值滤波处理,误差在±4°范围内,满足遥控焊接遥示教精度要求,其中建立的数学模型和实验数据,为遥示教姿态自适应调整奠定了基础。

基于力觉遥控焊接遥示教焊缝辨识技术

在遥控焊接遥示教过程中,基于视觉焊缝空间示教点辨识精度低,无法满足遥示教要求,为此将力觉技术引入焊缝示教点标定中,设计了基于力觉遥控焊接遥示教焊缝辨识系统,主要包括焊缝辨识信号采集系统,软件处理系统,焊缝辨识受力模型和辨识过程算法等。通过焊缝辨识过程算法,判断六维力各力状态是否有突变,根据突变判断探针在坡口中实际位置区域,进一步根据六维力大小确定焊缝具体示教点,试验表明,该方法增加遥示教焊缝辨识速度,提高遥控示教精度和效率。

基于触觉传感遥控焊接遥示教防碰撞控制策略

在遥控焊接遥示教过程中,为避免遥控焊接从机器人和焊接工件产生强烈碰撞,通过对遥控焊接触觉系统的从机器人与焊接环境接触力分析,在接触力PID控制模型基础上,提出了遥控焊接柔性力接触控制策略。包括遥控焊接接触力分段控制策略、异常情况的接触力稳定性监控决策算法、任务自适应仿人智能算法。结果表明,和常规PID控制器比较,采用接触力柔性接触控制策略,能够明显减小接触力振荡幅值,缩短接触力稳定时间,提高了遥控焊接遥示教从机器人与焊接工件之间力交互作用下的操作性能。

基于力觉遥示教曲线焊缝位置辨识方法

在遥控焊接环境中,时常碰到具有一定曲率的曲线焊缝,曲线焊缝精确辨识是保证遥示教精度前提条件之一。针对曲线焊缝的特点,提出了焊缝拐点和方向系数概念,并建立了曲线焊缝辨识方向系数智能控制模型,结合焊缝拐点识别算法,进行曲线焊缝辨识试验。结果表明,实现了曲线焊缝拐点自动识别,为遥示教曲线焊缝拐点识别提供了一种新方法。将力觉曲线焊缝辩识试验曲线上传给离线编程系统,由离线编程系统对焊缝拐点进行优化处理后,非常接近实际焊缝曲线,最大误差不超过±0.5mm,能够满足遥控焊接遥示教要求。

遥控焊接遥示教力学模型

在遥控焊接遥示教过程中,为实现遥控焊接微观局部自主示教,建立了遥控焊接坡口起焊段、收弧段、焊接坡口和焊接坡口示教过程的接触力力学模型.通过示教过程力学模型,判断六维力各力状态是否有突变,根据突变判断探针在坡口中的实际位置区域,进一步根据六维力大小确定探针具体位姿,从而得出遥控焊接坡口搜寻算法、坡口截面和坡口底确定算法、坡口起焊点和收弧点搜寻算法.上述控制算法提高了遥控示教精度和效率.

遥控焊接机器人工具转换接口的对接试验

针对极限环境下的设备维修任务,遥控焊接机器人不仅需要完成焊接操作,还需要完成焊前准备和焊后处理.通过工具转换接口可以使遥控焊接机器人连接各种作业工具,提高了其通用性,但是增加了操作复杂性.因此,验证遥控焊接机器人工具转换接口对接操作的可行性是保障其实际应用的重点.利用视频反馈、力觉反馈、操纵杆和人机交互界面等组成遥操作试验环境.根据反馈信息,通过手动遥操作,利用遥示教的方式完成了遥控焊接机器人工具转换接口的对接试验,分别记录遥操作时间和对接过程中力和力矩的变化.结果表明,工具转换接口可以完成遥控焊接机器人的对接任务.