基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法及系统，多机械臂包括有焊接机械臂和抓取机械臂，其中抓取机械臂执行多个待焊接工件的搬运和翻转支撑，焊接机器人执行不同工件拼接后的正反双面焊接，多机械臂协同焊接方法包括以下步骤：步骤1在示教器与多机协同控制的主控器之间建立通讯，示教器向主控器发送请求以获取系统参数，并根据所获取的系统参数进行初始化；步骤2在主控器与焊接机械臂、抓取机械臂之间建立通讯，以对焊接机械臂、抓取机械臂进行数据通讯和控制；步骤3人工示教；步骤4、执行焊接任务；本发明专利技术能够实现多机械臂协同配合进行工件的自动上下料和焊接操作，具有部署快速、焊接效率高的优点。焊接效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法及系统


[0001]本专利技术属于机械臂控制
，具体涉及一种基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法及系统。

技术介绍

[0002]焊接机器人是从事焊接工作的工业机器人，而工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机，因此可以通过程序的设计实现不同接头的焊接，具体是通过示教编程器(示教器)进行程序编写、参数配置等操作。
[0003]机器人的示教方法通常被称为回放方式。就回放方式而言，操作者通过操作示教操作盘而以点动进给使机器人实际地移动到示教位置，并将与示教位置对应的机器人位置作为位置数据依次存储于机器人；或者，也可以是通过由操作者手动使机器人移动到示教位置并同样地进行存储的手动指导方式来进行示教作业。
[0004]现有技术中一般只针对单一机械臂进行示教学习，因此需要提供一种针对于多机械臂协同拼接焊接的、基于示教学习的焊接方法及系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法及系统，其能够实现多机械臂协同配合进行工件的自动上下料和焊接操作，具有部署快速、焊接效率高的优点。
[0006]为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法，多机械臂包括有焊接机械臂和抓取机械臂，其中抓取机械臂执行多个待焊接工件的搬运和翻转支撑，焊接机器人执行不同工件拼接后的正反双面焊接，多机械臂协同焊接方法包括以下步骤：
[0007]步骤1、在示教器与多机协同控制的主控器之间建立通讯，示教器向主控器发送请求以获取系统参数，并根据所获取的系统参数进行初始化；
[0008]步骤2、在主控器与焊接机械臂、抓取机械臂之间建立通讯，以对焊接机械臂、抓取机械臂进行数据通讯和控制；
[0009]步骤3、人工示教
[0010]基于待焊接工件的搬运任务和翻转支撑任务对抓取机械臂进行路径规划，示教器生成第一运动控制指令并发送至主控器，主控器对所获取的第一运动控制指令进行解析，获取抓取机械臂的笛卡尔空间运动轨迹并生成第一位置控制指令，通过控制器节点将第一位置控制指令发送至抓取机械臂执行相应动作；
[0011]基于焊缝对焊接机械臂进行路径规划，示教器生成第二运动控制指令并发送至主控器，主控器对所获取的第二运动控制指令进行解析，获取抓取机械臂的笛卡尔空间运动轨迹并生成第二位置控制指令，通过控制器节点将第二位置控制指令发送至焊接机械臂执行相应动作；
[0012]步骤4、执行焊接任务
[0013]执行焊接任务时，采用步骤3中所生成的抓取机械臂的轨迹进行待焊接工件的搬运和翻转支撑，采用步骤3中所生成的焊接机械臂的轨迹进行待焊接工件的焊接。
[0014]作为本专利技术的另一种具体实施方式，在步骤1中示教器与主控器之间通过HTTP协议进行通讯。
[0015]作为本专利技术的另一种具体实施方式，在步骤2中主控器通过调用EtherCAT通讯节点与焊接机械臂、抓取机械臂进行数据通信和控制。
[0016]作为本专利技术的另一种具体实施方式，焊接机械臂和抓取机械臂均为六轴机械臂，在步骤3中，根据所获取笛卡尔空间运动轨迹计算六轴机械臂中所有关节的轨迹，利用PID算法计算六轴机械臂中每个关节的位置控制指令。
[0017]作为本专利技术的另一种具体实施方式，步骤3中示教器生成具有多条第一运动控制指令的第一运动控制指令集，将第一运动控制指令集中的第一运动控制指令按顺序一次性发送或多次发送；和示教器生成具有多条第二运动控制指令的第二运动控制指令集，将第二运动控制指令集中的第二运动控制指令按顺序一次性发送或多次发送。
[0018]作为本专利技术的另一种具体实施方式，主控器具有可重构的算法模块，该算法模块包括关节位置控制模块、笛卡尔空间位置控制模块、阻抗控制模块和视觉伺服控制模块。
[0019]作为本专利技术的另一种具体实施方式，在步骤4执行焊接任务的同时，示教器以周期的形式向控制器节点上的状态发布器请求当前抓取机械臂和焊接机械臂的状态，并且在示教器的界面上显示使能状态和运动状态。
[0020]作为本专利技术的另一种具体实施方式，在主控器中预定义有对应于焊接任务的设备列表，在步骤4执行焊接任务之前，调用控制器节点查询在线设备并将其与预定义的设备列表进行比对，吻合时方才执行焊接任务。
[0021]作为本专利技术的另一种具体实施方式，步骤3和步骤4中采用两个或两个抓取机械臂协同进行待焊接工件的搬运任务和翻转支撑任务，其中对两个或两个以上的抓取机械臂采用力/位耦合算法进行协同控制。
[0022]另一方面，本专利技术提供了一种实现上述基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法的系统。
[0023]本专利技术具备以下有益效果：
[0024]本专利技术将示教学习应用于多机械臂协同的拼接焊接中，只需要进行人工示教，便可进行多机械臂之间的协同配合焊接，避免了复杂的标定操作，对环境的适应性好，同时可以快速完成部署，提高焊接的效率。
[0025]下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的整体框架示意图；
[0027]图2是本专利技术主控器的框架示意图；
[0028]图3是本专利技术示教器的界面和功能菜单示意图；
[0029]图4是本专利技术力位耦合控制方法的框架示意图。
具体实施方式
[0030]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
[0032]实施例1
[0033]一种基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法，如图1
‑
3所示，多机械臂包括有焊接机械臂和抓取机械臂，其中抓取机械臂执行多个待焊接工件的搬运和翻转支撑，焊接机器人执行不同工件拼接后的正反双面焊接，多机械臂协同焊接方法包括以下步骤：
[0034]步骤1、在示教器与多机协同控制的主控器之间建立通讯，示教器向主控器发送请求以获取系统参数，并根据所获取的系统参数进行初始化；
[0035]其中主控器具有可重构的算法模块，该算法模块包括关节位置控制模块、笛卡尔空间位置控制模块、阻抗控制模块和视觉伺服控制模块等；
[0036]具体的，示教器与主控器之间通过HTTP协议进行通讯；
[0037]步骤2、在主控器与焊接机械臂、抓取机械臂之间建立通讯，以对焊接机械臂、抓取机械臂进行数据通讯和控制；
[0038]具体的，主控器通过调用EtherCAT通讯节点与焊接机械臂、抓取机械臂进行数据通信和控制；
[0039]步骤3、人工示教...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法，多机械臂包括有焊接机械臂和抓取机械臂，其中抓取机械臂执行多个待焊接工件的搬运和翻转支撑，焊接机器人执行不同工件拼接后的正反双面焊接，其特征在于，多机械臂协同焊接方法包括以下步骤：步骤1、在示教器与多机协同控制的主控器之间建立通讯，示教器向主控器发送请求以获取系统参数，并根据所获取的系统参数进行初始化；步骤2、在主控器与焊接机械臂、抓取机械臂之间建立通讯，以对焊接机械臂、抓取机械臂进行数据通讯和控制；步骤3、人工示教基于待焊接工件的搬运任务和翻转支撑任务对抓取机械臂进行路径规划，示教器生成第一运动控制指令并发送至主控器，主控器对所获取的第一运动控制指令进行解析，获取抓取机械臂的笛卡尔空间运动轨迹并生成第一位置控制指令，通过控制器节点将第一位置控制指令发送至抓取机械臂执行相应动作；基于焊缝对焊接机械臂进行路径规划，示教器生成第二运动控制指令并发送至主控器，主控器对所获取的第二运动控制指令进行解析，获取抓取机械臂的笛卡尔空间运动轨迹并生成第二位置控制指令，通过控制器节点将第二位置控制指令发送至焊接机械臂执行相应动作；步骤4、执行焊接任务执行焊接任务时，采用步骤3中所生成的抓取机械臂的轨迹进行待焊接工件的搬运和翻转支撑，采用步骤3中所生成的焊接机械臂的轨迹进行待焊接工件的焊接。2.如权利要求1所述的基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法，其特征在于，在步骤1中示教器与主控器之间通过HTTP协议进行通讯。3.如权利要求1所述的基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法，其特征在于，在步骤2中主控器通过调用EtherCAT通讯节点与焊接机械臂、抓取机械臂进行数据通信和控制。4.如权利要求1所述的基于示教学习的多机械臂协同拼接焊接控制方法，其特征在于，焊接机...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文福，程天泓，陈涛，李兵，宋小刚，吴志伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：