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原文传递一种基于机械臂的轨道仿形探伤方法

专利名称：	一种基于机械臂的轨道仿形探伤方法
摘要：	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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉大学
发明人：	肖晓晖;耿明;李杰超;朱丹;刘辉;许勇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910670771.4
公开号：	CN110501421A
代理机构：	武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	鲁力
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学
主权项：	1.一种基于机械臂的轨道仿形探伤方法，其特征在于，包括以下步骤：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；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,具体是: 通过示教过程，在每条轨迹上采集到n个数据点其中t＝[t1,t2,…,tn]T为时间点，x＝[x1,x2,…,xn]T为探伤点在机器人坐标系下的笛卡尔坐标；根据先验分布得出时间点和坐标的似然函数：基于贝叶斯理论的线性回归函数f(t)＝tTω，其中t∈Rd，ω＝[ω1,ω2,…,ωn]T，f(t)表示函数值；假设ω:(0,Σp)，由贝叶斯理论和高斯分布的定义求出ω的概率分布：由极大后验概率求出ω的后验概率分布：其中，p(x\|t)为边缘相似密度，与权值ω无关，则式(3)的另一种表示方式： p(ω\|t,x)∝p(x\|t,ω)p(ω)(4) 其中，∝表示正比于；将式(1)与式(2)带入式(4)，得到权值向量ω的后验概率分布形式：其中，令权值向量ω的后验概率满足高斯分布：当有数据t输入时，对应的预测值x的概率分布为：可以看出，预测值x的分布还是高斯分布，其举止是权值向量ω的后验概率分布的均值与数据t的乘积，其方差是数据t*与权值向量ω的后验概率分布的方差的二次型；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，同时通过采用图2所示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；具体为：先采集探伤装置和无缝轨道接头表面的接触力，将输入阻抗控制器后输出位移修正量，然后结合机械臂末端探伤装置原始位置，获得机械臂所要调整的目标位置，目标位置经机械臂逆运动学转换成各个关节的角度，输入到位置控制环中，然后经机械臂运动学正解输出实际调整的位置，此时探伤装置与轨道接头表面会产生新的接触力，从而实现了闭环控制。 2.根据权利要求1所述的基于机械臂的轨道仿形探伤方法，其特征在于，在步骤S3中，执行探伤任务时，采用基于位置的阻抗控制策略是通过实际接触力和期望力的偏差，经阻抗控制器得出位置偏差量，进而调整机械臂末端探伤装置的位置，实现探伤装置与无缝轨道接头表面的恒力接触。
所属类别：	发明专利