焊接风管法兰的机器人的控制方法、控制终端及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种焊接风管法兰的机器人的控制方法、控制终端及存储介质，方法包括：确定焊缝坐标；确定焊接机器人的坐标；确定期望值；获取机器人的实际值；构建焊接机器人动力学模型；获取机器人的跟踪误差值；构建滑模误差模型；基于滑模误差模型获得滑模控制项和鲁棒项；获得模型补偿项；获取用于控制焊接机器人的控制律。本发明专利技术通过图像识别技术确定焊缝坐标，可以提供更精确的焊接路径；构建了考虑了空气阻力的焊接机器人动力学模型，使得机器人的关节电机的输出力矩可以根据焊接环境进行实时修正，避免在焊接的过程中受温度、湿度等影响导致阻力的改变从而发现焊接精度降低的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
焊接风管法兰的机器人的控制方法、控制终端及存储介质


[0001]本专利技术涉及智能控制
，具体涉及一种焊接风管法兰的机器人的控制方法、控制终端及存储介质。

技术介绍

[0002]风管法兰是用于连接和固定风管系统中的管道、风管或设备的一种连接部件。在制造中，需要将法兰与风管进行焊接，而部分风管法兰的使用场景对风管法兰的精度要求极高。
[0003]在半导体制造厂、生物实验室等的超净室内，高精度的焊接是为了确保风管系统的气密性，防止外界污染物进入系统，并确保室内空气质量符合严格的标准。
[0004]在核电站内，需要高精度焊接是因为核电站属于高风险的工业场所，风管法兰的焊接必须具备高度可靠性和密封性，以防止辐射泄漏和气体扩散。
[0005]在航天航空领域，对风管法兰的焊接精度要求极高，是因为航天器和飞机的风管系统必须经受极端的环境条件和压力变化，因此风管法兰的焊接必须具备高度的强度和密封性，以确保系统的可靠性和安全性。
[0006]在现阶段，焊接机器人是常用的工具进行风管法兰的焊接。这些机器人通过程序控制和精确的运动控制系统，提供高度的焊接重复性和准确性。然而，在现阶段使用的焊接机器人，仍然面临焊接精度不高的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是现阶段无法满足高精度焊接的需求，目的在于提供一种焊接风管法兰的机器人的控制方法、控制终端及存储介质，减少了焊接环境对焊接精度的影响。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：一种焊接风管法兰的机器人的控制方法，包括：获取待焊接处的图片数据，并通过图像识别技术确定焊缝坐标；确定焊接机器人的坐标，并根据焊缝坐标和机器人的坐标确定角度期望值；根据焊接速率确定角速度期望值；获取机器人的角度实际值；获取机器人的角速度实际值；构建焊接机器人动力学模型；获取机器人的跟踪误差值,其中为、或，为、或；构建滑模误差模型；基于滑模误差模型获得滑模控制项和鲁棒项；基于滑模误差模型和RBF神经网络获得模型补偿项；
通过模型补偿项、滑模控制项和鲁棒项获取用于控制焊接机器人的控制律，并通过控制律对焊接机器人进行控制。其中，为模型补偿项，、、均为n
×
n的正定对角矩阵，为中间函数，为滑模误差函数，n为设定的矩阵阶数，为滑模控制项，为鲁棒项,为中间函数，；、、均为n
×
n的正定对角矩阵；为边界层的厚度。
[0009]具体地，所述焊接机器人包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆的第一端与安装座转动连接，所述第二连杆的第一端与所述第一连杆的第二端转动连接，所述第三连杆的第一端与所述第二连杆的第二端转动连接，所述第三连杆的第二端设置有焊接工具；设定水平面为与地球重心引力方向垂直的平面，设定角度期望值为进行任务规划时设定的角度，设定角度实际值为实际运动中通过传感器实测的角度；所述第一连杆的角度期望值为任务规划时所述第一连杆的中轴线与水平面的夹角，所述第二连杆的角度期望值为任务规划时所述第二连杆的中轴线与所述第一连杆的中轴线之间的夹角，所述第三连杆的角度期望值为任务规划时第三连杆的中轴线与所述第二连杆的中轴线之间的夹角；所述第一连杆的角度实际值为实际运动中所述第一连杆的中轴线与水平面的夹角，所述第二连杆的角度实际值为实际运动中所述第二连杆的中轴线与所述第一连杆的中轴线之间的夹角，所述第三连杆的角度实际值为实际运动中第三连杆的中轴线与所述第二连杆的中轴线之间的夹角。
[0010]可选地，构建焊接机器人动力学模型的方法包括：确定当前工作环境中的空气密度；确定第一连杆的空气阻力力矩：
；确定第二连杆的空气阻力力矩：；确定第三连杆的空气阻力力矩：；确定焊接机器人的阻力矩阵：；确定焊接机器人的等效重力矩阵：构建焊接机器人动力学模型：；
其中，、、分别为第一连杆、第二连杆和第三连杆的等效直径；为空气阻力系数；、、分别为第一连杆、第二连杆和第三连杆的等效长度；、、分别为第一连杆、第二连杆和第三连杆的角速度；、、分别为第一连杆、第二连杆和第三连杆的单位厚度；为单位厚度距离第一连杆的第一端的长度；为单位厚度距离第一连杆的第一端的长度；为单位厚度距离第一连杆的第一端的长度；、、分别为第一连杆、第二连杆和第三连杆的质量；、、分别为第一连杆、第二连杆和第三连杆的等效密度；为重力加速度；为的一阶导数；为n
×
n阶正定惯性力矩阵；为n
×
n阶离心力和哥氏力矩阵；为、或；为、或，为外部干扰力矩；为控制律；n为设定的矩阵阶数，T为矩阵的转置。
[0011]具体地，构建滑模误差模型的方法包括：确定跟踪误差值,其中为、或；确定滑模误差函数：，其中，和为大于0的滑模计算参数；和均为正奇数且；构建滑模误差模型：；确定理想状态下的理论控制律：，其中，为n
×
n的正定对角矩阵；为r的一阶导数；基于理论控制律并利用RBF神经网络获得模型补偿项。
[0012]可选地，获得模型补偿项的方法包括：构建RBF神经网络逼近函数：，其中，为神经网络逼近误差；利用RBF神经网络对、、、分别进行逼近，并获取四个值对应的自适应律、、、：，式中，、、、为
四个神经网络对应的权值，、、、为四个神经网络对应的径向基函数；获取RBF神经网络对的估计值，并令为模型补偿项。
[0013]一种焊接风管法兰的机器人的控制终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如一种焊接风管法兰的机器人的控制方法的步骤。
[0014]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如一种焊接风管法兰的机器人的控制方法的步骤。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术通过获取待焊接处的图片数据并通过图像识别技术确定焊缝坐标，可以提供更精确的焊接路径，机器人可以更准确地控制焊接的位置和方向，避免风管法兰因为受热形变导致焊缝发生改变后，而焊接机器人无法同步修改焊接路径的情况，从而提高焊接的精度。
[0016]本专利技术构建了考虑了空气阻力的焊接机器人动力学模型，使得机器人的关节电机的输出力矩可以根据焊接环境进行实时修正，避免在焊接的过程中受温度、湿度等影响导致阻力的改变从而发现焊接精度降低的问题。
[0017]本专利技术还基于滑模误差模型和RBF神经网络获得模型补偿项，以及滑模控制项和鲁棒项，可以获得用于控制焊接机器人的控制律，增强系统的稳定性和可靠性，从而提高焊接的质量。
附图说明
[0018]附图示出了本专利技术的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本专利技术的原理，其中包括了这些附图以提供对本专利技术的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。
[0019]图1是根据本专利技术所述的焊接风管法兰的机器人的控制方法的流程示意图。
实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊接风管法兰的机器人的控制方法，其特征在于，包括：获取待焊接处的图片数据，并通过图像识别技术确定焊缝坐标；确定焊接机器人的坐标，并根据焊缝坐标和机器人的坐标确定角度期望值；根据焊接速率确定角速度期望值；获取机器人的角度实际值；获取机器人的角速度实际值；构建焊接机器人动力学模型；获取机器人的跟踪误差值,其中为、或，为、或；构建滑模误差模型；基于滑模误差模型获得滑模控制项和鲁棒项；基于滑模误差模型和RBF神经网络获得模型补偿项；通过模型补偿项、滑模控制项和鲁棒项获取用于控制焊接机器人的控制律，并通过控制律对焊接机器人进行控制；其中，所述焊接机器人包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆的第一端与安装座转动连接，所述第二连杆的第一端与所述第一连杆的第二端转动连接，所述第三连杆的第一端与所述第二连杆的第二端转动连接，所述第三连杆的第二端设置有焊接工具；设定水平面为与地球重心引力方向垂直的平面，设定角度期望值为进行任务规划时设定的角度，设定角度实际值为实际运动中通过传感器实测的角度；所述第一连杆的角度期望值为任务规划时所述第一连杆的中轴线与水平面的夹角，所述第二连杆的角度期望值为任务规划时所述第二连杆的中轴线与所述第一连杆的中轴线之间的夹角，所述第三连杆的角度期望值为任务规划时第三连杆的中轴线与所述第二连杆的中轴线之间的夹角；所述第一连杆的角度实际值为实际运动中所述第一连杆的中轴线与水平面的夹角，所述第二连杆的角度实际值为实际运动中所述第二连杆的中轴线与所述第一连杆的中轴线之间的夹角，所述第三连杆的角度实际值为实际运动中第三连杆的中轴线与所述第二连杆的中轴线之间的夹角；其中，为模型补偿项，、、均为n
×
n的正定对角矩阵，为中间函数，为滑模误差函数，n为设定的矩阵阶数，为滑模控制项，为鲁棒项,为中间函数，；、、均为n
×
n的正
定对角矩阵；为边界层的厚度。2.根据权利要求1所述的一种焊接风管法兰的机器人的控制方法，其特征在于，构建焊接机器人动力学模型的方法包括：确定当前工作环境中的空气密度；确定第一连杆的空气阻力力矩：；确定第二连杆的空气阻力力矩：；确定第三连杆的空气阻力力矩：；确...

【专利技术属性】
技术研发人员：李沪，余绍保，杨有明，何伟，李生康，屠言辉，杨乐乐，刘强，闫帅增，
申请(专利权)人：中建四局机电安装有限公司，
类型：发明
国别省市：