本发明涉及弧焊机器人
技术领域：
，尤其涉及一种双机器人双边对称焊接的控制方法。
背景技术：
：弧焊焊接是当前机械制造领域最重要的材料连接方式。在弧焊焊接领域，长焊缝(长度≥1m)、薄板材料的焊接最困难，这是因为薄板长焊缝的焊接由于长度问题带来的工装误差、热变形更严重。目前，针对薄板、长焊缝的机器人焊接，一般采用分段焊接、提前点焊或者高密度使用夹具以减小薄板、长焊缝焊接过程中的焊接形变。这种焊接方式缺点在于：分段焊接降低了焊接效率、高密度夹具的使用提高了工装成本。本发明提供一种双机器人双边对称焊接方法，采用双机器人在薄板、长焊缝两边同时焊接，利用焊缝双边均匀受热的特性能够有效抑制焊接形变。目前的焊接机器人均以单机器人系统为主，缺少双机器人协作焊接功能。本发明就是要解决这一问题，提供一种双机器人双边对称焊接的控制方法。技术实现要素：针对上述长焊缝薄板焊接问题，本发明提供了一种双机器人双边对称焊接控制方法。本方法采用多机器人协作的目的是进行双边对称焊，需要进行双机器人协作控制。相比于目前普遍的由多台控制器控制对应的机器人的多机器人协作，本设计使用一台控制器控制两台机器人，避免了不同控制器间的通讯，提升了发送数据周期的精度。本发明所采用的技术方案是：一种双机器人双边对称焊接控制方法，包括以下步骤：①主机器人运动到焊接导引点；②从机器人运动到焊接导引点；③主机器人运动到焊接起始点；④从机器人运动到焊接起始点；⑤双机器人进入协作模式；⑥主机器人运动到焊接末端点、自动计算从机器人焊接末端点；⑦双机器人退出协作模式；⑧主机器人运动到焊接退出点、从机器人运动到焊接退出点。进一步地，所述步骤主机器人运动到焊接末端点、自动计算从机器人焊接末端点，依据主机器人的运动计算出从机器人的运动的方法是：双机器人双边对称焊接时的约束关系，记ql∈Rn，qf∈Rn分别是主机器人关节角、从机器人关节角，p(ql)∈R3，p(qf)∈R3分别是主机器人工具手中心点在机器人基坐标系下的位置向量，r1表示由主机器人工具手中心点到从机器人工具手中心点的位移向量，旋转矩阵是机器人工具手在机器人基坐标系下的姿态表示，R0n=[n(q)s(q)a(q)]---(2)]]>采用齐次变换矩阵描述机器人工具手的位姿，齐次变换矩阵的形式如下所示：H=RT014×4,H-1=RT-RTT014×4---(3)]]>其中R∈R3×3是描述机器人工具手姿态的旋转矩阵，T∈R3是描述机器人工具手位置的向量，R与T在使用之前需指定参考坐标系，一般选择机器人基坐标系作为工具手位姿参考坐标系；机器人工具手期望的运动轨迹一般采用时变的齐次变换矩阵表示，形式如下：M(t)=R(t)T(t)01---(4)]]>记齐次变换矩阵mbPm(t)为t时刻主机器人工具手在主机器人基坐标系下的位姿，sbPs(t)为t时刻从机器人工具手在从机器人基坐标系下的位姿；记mbPs(t)为t时刻从机器人工具手在主机器人基坐标系下的位姿，则mbPs(t)＝mbHsb·sbPs(t)(5)其中mbHsb是从机器人基坐标系到主机器人基坐标系的齐次变换矩阵；记为双机器人协作焊接过程的起始时刻，该时刻主从机器人工具手位姿分别mbpm(t0)和sbps(t0)；记mHs为t0时刻从机器人工具手位姿到主机器人工具手位姿的齐次变换矩阵，则mbpm(t0)＝mHs·mbps(t0)(6)将方程(5)带入方程(6)在t＝t0时可得到mbpm(t0)＝mHs·mbHsb·sbps(t0)(7)由方程(7)可得mHs＝mbpm(t0)·(sbps(t0))-1·sbHmb(8)其中sbHmb是矩阵mbHsb的逆矩阵，表示由主机器人基坐标到从机器人基坐标系的齐次变换关系。在整个双机器人协作双边对称焊接过程中，矩阵mHs在整个焊接过程中保持不变，则pmbm(t)=Hms·pmbs(t)=Hms·Hmbsb·psbs(t)=pmbm(t0)·(psbs(t0))-1·Hsbmb·Hmbsb·psbs(t)=pmbm(t0)·(psbs(t0))-1·psbs(t)---(9)]]>由方程(9)可以得到sbps(，)＝sbps(t0)·(mbpm(t0))-1·mbpm(t)(10)方程(10)就是主从机器人的工具手位姿在双机器人协作双边对称焊接过程中的约束关系。也是依据主机器人运动轨迹(示教轨迹)mbpm(t)计算从机器人运动轨迹sbps(t)的理论依据。本发明的有益效果是：①双边焊缝同时焊接，提高了焊接效率、缩短了焊接时间；②双边焊缝对称焊接双边受热均匀，有效抑制焊缝焊接热变形；③双边焊缝对称焊接减少工装夹具、降低实施成本。附图说明图1是本发明提供的一种双机器人双边对称焊接控制方法的系统示意图。可任选两台机器人中的一台为主机器人，另外一台为从机器人。不失一般性，可选左边机器人(1)为主机器人。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供的一种双机器人双边对称焊接控制方法，包括以下步骤：①主机器人运动到焊接导引点，焊接导引点由示教操作人员自主选择合适的位置(可参照单机器人焊接时的选取原则)；②从机器人运动到焊接导引点，焊接导引点由示教操作人员自主选择(可参照单机器人焊接时的选取原则)；③主机器人运动到焊接起始点，记此时主机器人末端位姿在主机器人基坐标系中为mbpm(t0)；④从机器人运动到焊接起始点，记此时从机器人末端位姿在从机器人基坐标系中为sbps(t0)；⑤双机器人进入协作模式；⑥主机器人运动到焊接末端点、自动计算从机器人焊接末端点，开始双机器人双边对称焊接过程；本发明的核心问题是如何依据主机器人的运动(位姿)自动计算出从机器人的运动(位姿)。按照如下方法计算：记焊接末端点主机器人末端位姿在主机器人基坐标系中为mbpm(tf)，主机器人由mbpm(t0)运动到mbpm(tf)对应焊接过程，记此过程中主机器人运动轨迹为mbpm(t)，则依据方程(10)得到sbps(t)＝sbps(t0)·(mbpm(t0))-1·mbpm(t)sbps(tf)＝sbps(t0)·(mbpm(t0))-1·mbpm(tf)其中，sbps(t)是自动计算的从机器人运动轨迹，sbps(tf)是自动计算的从机器人焊接过程末端点。⑦双机器人退出协作焊接模式；⑧主机器人运动到焊接退出点、从机器人运动到焊接退出点。焊接退出点由示教操作人员自主选择合适的位置，可参照单机器人焊接过程的选取原则选定。因为本设计采用多机器人协作的目的是进行双边对称焊，所以实验只需进行双机器人协作，相比于目前普遍的由两台控制器控制对应的机器人的双机器人协作，本设计使用一台控制器控制两台机器人，避免了不同控制器间通讯，提升了发送数据周期的精度。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来和相关硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3