[发明专利]一种基于力控补偿下的焊接机器人拖拽与示教跟踪方法

说明书

本发明涉及工业机器人领域，特别是涉及一种基于力控补偿下的焊接机器人拖拽与示教跟踪方法。本发明具体包括拖拽阶段与焊接阶段；其中使用时将焊接机器人拖拽至焊接起始点后，使用3D视觉传感器自动识别焊缝位置后，启动再现运行焊接并进行焊缝位置的实时跟踪。本发明在焊接机器人的焊接行程预演中加入了力控补偿计算，用以降低工作人员拖拽力度，提高工作人员与焊接机器人之间的人机协作程度。同时本发明通过建立回环反馈模型对焊接机器人运动过程中的惯性力进行补偿，用以实现工作人员在使用较小的拖拽力时即可控制焊接机器人到达并定位于指定的位置，减小焊接机器人的运动惯性，并提高焊接机器人的运动控制精度。

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，特别是涉及一种基于力控补偿下的焊接机器人拖拽与示教跟踪方法。

背景技术

在焊接机器人中增设力控补偿机制，可以缩短人与机器之间的使用距离，提高工作人员对机器人控制过程中的控制柔性与控制流畅度。但是现有的协作式机器人的控制方法中，通常着眼于人机之间的交互控制，即工作人员与焊接机器人在进行运动控制过程中的控制力矩，控制精度以及响应时常的问题，而忽略了焊接机器人在拖拽示教的过程中与工件上的焊接位置点，以及焊接路径上的定位识别精度，即由于在焊接机器人的焊接行程预演中加入力控补偿与外力调控，是否影响实际工件焊接路径的焊接精度，以及在焊接机器人的实际焊接过程中是否需加入防止外力作用造成焊接抖动并出现焊接误差等问题。

公开号为CN113134840A的中国专利，提供了一种实时设置力控参数的工业机器人及方法，此专利中通过预设力控参数生成控制指令并控制机器人运动，同时在机器人运动过程中对力控参数进行更新，但是此专利中仅涉及力控参数的调节问题，并未涉及人机协作以及机器人通过力控参数进行运动控制后所进行的位置反馈调节问题。公开号为CN112123344A的中国专利，提供了一种基于力控机器人打磨的拖拽示教方法及其实施装置，此专利中通过力控装置记录示教国车给中的打磨信息，并根据打磨信息自动设置运动方式，从而实现自定义打磨路径的功能，但是此专利中仅规定了目标力控参数与目标打磨信息，并未建立目标数据与实际力控参数与实际打磨信息之间的误差调整关系。

因此，针对现有的人机协作控制中存在的问题，本发明中提供了一种基于力控补偿下的焊接机器人拖拽与示教跟踪方法。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明中提供了一种基于力控补偿下的焊接机器人拖拽与示教跟踪方法，具体包括拖拽阶段与焊接阶段；其中使用时将焊接机器人拖拽至焊接起始点后，使用3D视觉传感器自动识别焊缝位置后，启动再现运行焊接并进行焊缝位置的实时跟踪。

优选的，所述拖拽阶段计算流程为：

S1、建立焊机机器人各关节位置力学传动模型；

S2、对力学传动模型解算后建立焊接机器人运动学方程；

S3、在焊接机器人各关节位置设置力学传感器，将力学传感器采集的力控参数与运动学方程计算相结合，用以在焊接机器人拖拽与焊接控制过程中进行力控补偿。

优选的，所述焊接阶段中，在焊接机器人末端位置设置3D视觉传感器，通过3D视觉传感器进行焊接轮廓示教位置的识别与定位。

优选的，所述在焊接机器人拖拽与焊接控制过程中进行力控补偿中，通过建立接触力误差与位置误差之间的互换补偿，用以维持弧焊工作站中的恒力焊接操作。

优选的，所述力学传感器中，获取在焊接机器人各关节位置采集的力控参数，并建立力控参数与各关节位移距离之间的比例关系，用以力控参数转换为焊接机器人各关节位置位移增量补偿值。

优选的，针对所述力控参数与各关节位移距离之间的比例关系的同时，建立基于力控参数与焊接机器人电控参数之间的比例关系，优选的，所述电控参数为电流参数。

优选的，所述各关节位置中，针对单一关节位置点建立基于目标力控参数与实际力控参数之间的回环反馈模型，通过所述回环反馈模型对焊接机器人运动过程中的惯性力进行补偿。