[发明专利]一种基于机械臂的轨道仿形探伤方法

说明书

本发明涉及一种基于机械臂的轨道仿形探伤方法，包括：步骤S1，人工示教，通过人与机械臂协同完成对无缝轨道接头的仿形探伤作业，以一定的频率f记录完成作业时机械臂末端位置和速度数据，示教m次；步骤S2，轨迹生成，将m次重复示教产生的数据集采用高斯过程回归建立映射模型，得到时间到位置的函数映射关系；步骤S3，自主探伤，机械臂按照步骤S2生成的轨迹，带动探伤装置对无缝轨道接头进行探伤，同时采用基于位置的阻抗控制策略，保证检测过程中探伤装置与接头表面的恒力接触。本发明学习人工探伤时对无缝轨道接头外形的适应能力，控制探伤装置对接头表面的接触力恒定，实现了机械臂对轨道接头的自主仿形探伤，提高了检测质量。

技术领域

本发明涉及轨道探伤领域，尤其是涉及一种基于示教学习的轨道仿形探伤方法。

背景技术

随着列车提速、重载和行车密度的不断加大，对轨下基础设备提出了更加严峻的考验，相较于钢轨本身而言，对无缝钢轨接头的破坏能力更大。无缝钢轨接头会产生焊缝裂纹、凹坑等缺陷，会影响列车运行的平稳性和安全性，同时会加速钢轨失效，带来较大的经济损失，所以需要对无缝钢轨接头进行定期检测，才能保证轨道的质量，减少事故的发生。

针对轨道探伤的研究，我国近年来研制了一些成果。发明专利(CN109212038)公布了一种轨道探伤车及其探头布局系统，包括设置于车体上、用于对轨道表面发射超声波进行探伤检测的若干个单晶超声波探头、双晶超声波探头和具有可调节超声入射角度功能的相控阵超声波探头，且各探头均可水平旋转，以适应不同类型的轨道。发明专利(CN105109518A)公布了一种新型轨道探伤车，包括一扁平避让底板，其宽度小于两钢轨之间的宽度，其高度小于钢轨的高度，还包括多个传动轴，最外侧靠近两轨道处的两个传动轴的外端各设有一个轨道轮，所述轨道轮上安装有轨道探伤装置，所述的传动轴之间的轴套下方固定设有垂直上下伸缩的推压机构。

现有的轨道探伤车，探伤装置紧固设置于车体上，即探伤装置与轨道的相对位置固定，探伤装置与轨道表面的接触力不可控，且只能沿着轨道对钢轨本身进行探伤，不能对无缝钢轨接头进行完整的仿形探伤。而对无缝钢轨接头的探伤，主要有两个要点，一个是探伤装置沿接头表面的仿形移动，另一个是探伤装置与接头表面接触的恒力控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于示教学习的轨道仿形探伤方法，能够解决背景技术中的问题，克服现有技术的缺陷，提高检测质量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于示教学习的轨道仿形探伤方法，包括如下步骤：

步骤S1，人工示教，通过人与机械臂协同完成对无缝轨道接头的仿形探伤作业。人拖动机械臂完成探伤作业，机械臂以一定的频率f记录完成作业时自身的末端位置和速度数据，示教m次；

示教的目的是完成探伤工作，只要示教的过程能达到完成探伤工作的目的，中间机械臂的运动轨迹过程不唯一也不会影响探伤工作的结果。

步骤S2，轨迹生成，将m次重复示教产生的数据集采用高斯过程回归建立映射模型，得到时间到位置的函数映射关系；

步骤S3，自主探伤，机械臂按照步骤S2生成的轨迹，带动探伤装置对无缝轨道接头进行探伤，同时采用基于位置的阻抗控制策略，即在控制机械臂末端位置的同时，利用阻抗模型将力的控制转化为修正位置控制，保证检测过程中探伤装置与接头表面的恒力接触。

优选的是，步骤S1中，采用导纳控制器实现人与机械臂的交互，从而机械臂可以在人手的引导下完成探伤作业，同时始终保持探伤装置贴紧无缝轨道接头表面。以一定的频率f记录完成作业时机械臂各个关节的位置数据，示教m次。