[发明专利]工业焊接机器人焊缝跟踪过程位姿自动调整方法

权利要求书

1.本发明提供了一种基于线结构光视觉传感器引导的工业焊接机器人焊缝跟踪位姿调整策略和任务协调策略，无需预测焊缝信息，便可控制机器人以期望位姿来进行焊缝跟踪焊接，提高焊接质量；采用B样条进行焊缝拟合，使得焊缝点连续平滑；采用在焊枪末端建立坐标系的方法来调整机器人的姿态，在焊缝跟踪的过程中实时调整机器人姿态，使得焊枪以期望位姿进行焊接，方法简便，不会影响跟踪系统实时性；采用一模糊控制器，根据焊缝点的图像坐标来调节焊接机器人末关节轴的旋转量，模糊控制规则清晰，易于实现；采用一任务协调器，仅仅通过改变末关节轴的旋转量来保证焊枪以高精度与期望位姿跟踪焊缝，同时保证跟踪过程中获得连续、稳定的视觉信息。

曲线焊缝拟合模块1将获得的焊缝三维信息进行B样条曲线拟合，得到比较平滑的焊缝曲线。

旋转矩阵计算模块2建立一个基于工艺要求的理想坐标系，根据机器人当前姿态建立工具坐标系，在此基础上计算机器人的旋转量，使两个坐标系重合。

机器人中间位姿计算模块3根据模块2算得的旋转矩阵与下一焊缝点的三维信息，求得机器人下一位置的位姿。

末端轴旋转调整模块4设计一模糊控制器，调整机器人末关节轴的旋转量，保证焊缝点图像特征始终存在于视觉传感器视场内；设计一任务协调控制器，保证焊枪以高精度与期望位姿跟踪焊缝，同时保证跟踪过程中获得连续、稳定的视觉信息，即保证图像特征始终存在于视觉传感器视场内。

焊接机器人最终位姿计算模块5根据机器人正运动学方程，计算出机器人的位姿，然后再在此机器人姿态的基础上对机器人位置进行纠正，最终得到理想的机器人位姿。

2.根据权利要求1所述基于线结构光视觉传感器引导的工业焊接机器人位姿调整技术方案，其特征是：所述曲线焊缝拟合模块，将获得的焊缝三维信息进行B样条曲线拟合，得出比较平滑的焊缝曲线。B样条曲线方程为：

P(u)=Σi=0ndiNi,k(u),umin≤u≤umax,2≤k≤n+1]]>

其中，d_i(i＝0，1，…n)是n+1个控制顶点，N_i，k(u)(i＝0，1，…，n)为k次规范B样条基函数，也称之为混合函数。

3.根据权利要求1所述基于线结构光视觉传感器引导的工业焊接机器人位姿调整技术方案，其特征是：所述旋转矩阵计算模块，姿态的调整算法是建立一个基于工艺要求的理想坐标系，根据机器人当前姿态建立工具坐标系，在此基础上计算机器人的旋转量，使两个坐标系重合。T_t为建立在焊枪末端的目标坐标系，T_c为建立在焊枪末端的当前坐标系。设R为相对于机器人基坐标系的调整旋转矩阵，则有：T_t＝T_c·R，R＝T_c^-1·T_t。