一种位姿自适应机器人的焊接系统及位姿调整方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106113049A(43)申请公布日2016.11.16(21)申请号201610762440.X(22)申请日2016.08.30(71)申请人江苏北人机器人系统股份有限公司地址215021江苏省苏州市工业园区方洲路128号中科纳米产业园4区B幢(72)发明人吴兆仁郭敬陈兴马宏波林涛朱振友(74)专利代理机构苏州威世朋知识产权代理事务所(普通合伙)32235代理人杨林洁(51)Int.Cl.B25J9/18(2006.01)B25J9/00(2006.01)B23K37/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种位姿自适应机器人的焊接系统及位姿调整方法(57)摘要本发明提供了一种位姿自适应机器人的焊接系统及位姿调整方法，所述焊接系统包括焊接机器人、与所述焊接机器人通讯连接的主控机以及与所述主控机通讯连接的检测跟踪系统，所述检测跟踪系统包括设于焊枪上的用以检测焊缝的轮廓的线激光传感器以及设于焊枪上且位于焊枪的相对两侧的两个点激光传感器；所述主控机根据两个点激光传感器以及线激光传感器测得的数据得到所述焊接机器人的标准位姿并根据该标准位姿调整所述焊接机器人的位姿，从而在焊接进程中不断修正焊接机器人的位姿，使焊接机器人一直处于标准位姿下对工件进行焊接，能够适应焊接变形较大、焊缝不均匀等工件的焊接作业，且能够达到预定的焊接质量。CN106113049ACN106113049A权利要求书1/2页1.一种位姿自适应机器人的焊接系统，包括焊接机器人以及与所述焊接机器人通讯连接的主控机，所述焊接机器人包括机器人本体、固定于所述机器人本体上的用以焊接焊缝的焊枪、与所述机器人本体通讯连接的机器人控制器、给所述机器人控制器以及焊枪供电的焊接电源，所述主控机与所述机器人控制器通讯连接，其特征在于：所述位姿自适应机器人焊接系统还包括与所述主控机通讯连接的检测跟踪系统，所述检测跟踪系统包括设于所述焊枪上的用以检测焊缝的轮廓的线激光传感器以及设于所述焊枪上且位于所述焊枪的相对两侧的两个点激光传感器，每一所述点激光传感器用以感测该点激光传感器距与该点激光传感器相对应的一侧的母材的距离；所述主控机根据两个点激光传感器以及线激光传感器测得的数据得到所述焊接机器人的标准位姿并根据该标准位姿调整所述焊接机器人的位姿。2.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于：所述检测跟踪系统还包括固定于所述焊枪上的安装支架，所述安装支架的长度方向垂直于所述焊枪的延伸方向，两个所述点激光传感器分别固定于所述安装支架的长度方向的两端。3.根据权利要求2所述的焊接系统，其特征在于：两个所述点激光传感器距所述焊枪的距离相等。4.根据权利要求2所述的焊接系统，其特征在于：两个所述点激光传感器均向下且朝向所述焊枪倾斜；两个所述点激光传感器的倾斜角度相同。5.一种位姿自适应机器人的位姿调整方法，其特征在于：所述位姿调整方法包括如下步骤：S1：主控机驱动所述焊接机器人运动至所述焊缝的检测位置，使两个所述点激光传感器分别位于所述焊缝的两侧；S2：每一所述点激光传感器感测该点激光传感器距与该点激光传感器相对应的一侧的母材之间的距离，主控机得出焊缝两侧的母材的偏移角度；S3：线激光传感器感测所述焊缝的轮廓，主控机得出所述焊缝的偏移量；S4：主控机根据所得出的母材的偏移角度以及焊缝的偏移量得出焊枪的标准位姿，主控机驱动所述机器人本体带动所述焊枪自当前位姿调整至标准位姿。S5：开始焊接。6.根据权利要求5所述的位姿调整方法，其特征在于：两个所述点激光传感器分别为第一点激光传感器、第二点激光传感器，以所述第一点激光传感器与所述第二点激光传感器的连线为基线，所述基线垂直于所述焊枪的延伸方向，步骤S2具体包括如下步骤：S21：对设于焊枪上相对两侧的第一点激光传感器以及第二点激光传感器进行参数标定，获得所述第一点激光传感器距焊枪的距离L1、第二点激光传感器距焊枪的距离L2、第一点激光传感器发出的激光线与所述基线之间的第一夹角α、第二点激光传感器发出的激光线与所述基线之间的第二夹角β；S22：通过第一点激光传感器向与所述第一点激光传感器相对应的母材的表面发射激光线，并得到该激光线位于母材上的第一特征点P1以及第一点激光传感器距第一特征点P1的距离H1；通过第二点激光传感器向与所述第二点激光传感器相对应的母材的表面发射激光线，并得到该激光线位于母材上的第二特征点P2以及第二点激光传感器距第二特征点P2的距离H2；2CN106113049A权利要求书2/2页S23：以所述基线与所述焊枪的交点为原点O、第二点激光器与原点O的连线为Y轴、焊枪的延伸方向为Z轴建立焊接坐标系，通过坐标变换获得第一特征点P1、第二特征