[发明专利]基于目标检测的焊接机器人全自主视觉引导方法及系统

权利要求书

1.一种基于目标检测的焊接机器人全自主视觉引导方法，其特征在于，包括：

获取焊接工件RGB图像和深度信息，利用训练好的目标检测模型，得到图片中所有焊缝以及焊点的二维位置信息，结合深度信息，得到图片中所有焊缝以及焊点的三维空间坐标；

基于所有焊缝的三维空间坐标计算最优的焊接顺序，并寻找最短的无碰撞路径；

基于得到的焊接顺序和路径，结合焊缝的三维空间坐标，进行焊接机器人焊接位姿初步调整；激光焊缝跟踪器找到焊缝后，利用激光焊缝跟踪器上返回的距离信息，对焊接机器人位姿进行精细调整。

2.如权利要求1所述的一种基于目标检测的焊接机器人全自主视觉引导方法，其特征在于，还包括：通过激光焊缝跟踪器获取焊缝的起止点位置、角度和焊缝宽度信息，与焊接工艺库中的信息进行配准，确定焊缝的种类和焊接工艺。

3.如权利要求2所述的一种基于目标检测的焊接机器人全自主视觉引导方法，其特征在于，还包括：在激光焊缝跟踪器的引导下，控制焊接机器人按照选定的焊接工艺与焊接工件进行焊接。

4.如权利要求1所述的一种基于目标检测的焊接机器人全自主视觉引导方法，其特征在于，所述目标检测模型的损失函数具体为：

L_Focal-EIOU＝IOU^γL_EIOU；

其中，IOU＝|A∩B|/|A∪B|，γ为异常值抑制参数；L_IOU是重叠损失、L_dis是中心距离损失、L_asp是宽高损失；b，b^gt分别为预测框和真实框的中心点，ρ代表两个中心点的欧氏距离，w^c和h^c是覆盖两个Box的最小外接框的宽度和高度。

5.如权利要求1所述的一种基于目标检测的焊接机器人全自主视觉引导方法，其特征在于，基于所有焊缝的三维空间坐标计算最优的焊接顺序，具体为：

将得到的每一条焊缝的两端看做两个节点，当前节点与其所属焊缝的另一节点之间的损失设为零，当前节点与其他节点之间的损失采用欧式距离表示；以总的损失最小为目标，以深度优先的方式搜索解空间，并在搜索过程中使用剪枝函数避免无效搜索以快速获取焊接顺序。

6.如权利要求5所述的一种基于目标检测的焊接机器人全自主视觉引导方法，其特征在于，寻找最短的无碰撞路径，具体为：

采用快速扩展随机树算法，从当前节点开始，随机在空间中生成节点，直到到达下一节点；在搜索过程中，引入目标引力函数，使得随机树向着目标点生长；所述目标引力函数如下：

其中，x_goal为向着目标节点的向量，x_rand为随机产生的向量；k_g为常数。

7.如权利要求1所述的一种基于目标检测的焊接机器人全自主视觉引导方法，其特征在于，进行焊接机器人焊接位姿初步调整，具体过程为：

分别以焊接机器人移动路径上的每一个采样点为中心点，建立三维空间坐标系，沿坐标轴X、Y、Z轴的正负两个方向分别延伸，确定X、Y、Z轴延伸线与焊接工件的交点；基于X、Y、Z轴的延伸线与焊接工件的交点的数量，确定焊接机器人的当前位姿。