[发明专利]一种针对容器焊缝检查机械手运动的控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及检查机械手运动的控制系统及控制方法。

背景技术

核能、化工等产业已成为国民经济发展的战略性产业。在造福人类的同时，伴随而来的是危害国家生命财产安全的电离辐射、有害气体污染、核安全性等问题。为了保障设备的长期安全运行，世界各技术发达国家研制了大量的设备检查维护机器人，用机器人代替操作人员在危险环境下去完成那些具有极高危险性工作。据不完全统计，目前全世界已开发出上百种的专用机器人系统，随着世界核能、化工等工业的快速发展，高危产业已成为机器人发挥重要作用的应用领域。

随着我国核电、化工等具有大型高危容器设备的相关产业的快速发展，我国的具有自主知识产权的大型高危容器检查维修技术和装备还十分落后，大量缺乏保障核电、化工等大型容器设备安全运行的必要检查维修装备。目前大型高危容器的检修都是花费高昂的代价购买或租用国外专用的工具和设备，不仅造成大量经济损失，还不利于我国相关产业的自主快速发展。大型高危容器检查维修技术与装备是技术密集型高科技产业，是一个国家综合实力的象征，发展大型高危容器检查维修技术还可以带动我国高辐照材料、元器等关键部件的研发，拉动国民经济发展。在这种情况下，针对我国引进的压力容器检查设备，研制开发面向大型高危容器焊缝检测任务检查机运动轨迹规划方法，打破国际上的技术垄断就显得尤为迫切。尽快开展这方面的工作不仅具有客观的经济效益，而且对提高核能、化工等产业的自动化水平、保护工作人员的健康和安全，以及构建和谐社会主义社会都有积极和重大的社会意义。

大型高危容器检查主要包括容器焊缝处的超声检测、视频检测或射线检测。目前我国使用的容器超声检测中的机器手设备主要是采用国外公司的技术及设备，由于其设备的租赁或购买成本高昂，且其设备的核心技术——机械手运动轨迹的规划方法对外保密，因此，借鉴国外公司对容器超声检测机器人控制仿真策略，开发针对我国的同类容器焊缝检测任务检查机运动轨迹规划方法，即适用于传统大型高危容器的检查，也适用于我国独有的新型大型容器焊缝的超声及视频检测。

发明内容

本发明是要解决国内现有技术没有提供对容器焊缝检查机械手运动轨迹的规划方法，实现危险环境下大型高危容器大修检测项目中的容器焊缝检查，提出一种针对容器焊缝检查机械手运动的控制系统及控制方法。

检查机运动控制系统包括：

检查机运动控制系统由人机交互子系统、电源管理子系统、运动控制子系统与机械手子系统组成；

其中，所述电源管理子系统为人机交互子系统与运动控制子系统供电，所述运动控制子系统通过专用的电源线、数据线和控制信号线集成的专用电缆与机械手子系统相连，机械手子系包括机械手，所述机械手通过数据线向运动控制子系统传输电机旋变反馈的数据，所述运动控制子系统通过控制信号线向机械手内的电机传输发出的旋转角度对应的电流；所述运动控制子系统通过光纤网络与人机交互子系统相连。

一种针对容器焊缝检查机械手运动的控制方法包括以下内容：

规划设计5种检查轨迹：筒体焊缝检查轨迹、接管焊缝检查轨迹、交贯面焊缝检查轨迹、交管圆角焊缝检查轨迹以及底封头焊缝检查轨迹，然后通过这5种轨迹生成容器焊缝处机械手的运动轨迹，人机交互子系统根据所述运动轨迹上的致密的运动点通过所述的运动控制子系统控制机械手完成检测任务。

本发明包括以下有益效果：

1、针对危险环境下大型容器定期的大修检测项目中的容器焊缝检查，本发明提出一种容器焊缝检查机械手运动轨迹规划方法，打破国外技术垄断封锁，填补国内空白；

2、通过本发明开发的检查机运动控制系统与聘请国外相关公司或租用国外相关技术设备相比，运用该方法开发的检查机械手控制系统进行大型高危容器超声、视频检查或射线检测，降低了检测维修成本、节省了资源；

3、本发明所取得的成果对其它运用机械臂检测的工作环境，研究和开发机械臂运动轨迹规划提供了借鉴。

4、通过本发明开发的检查机运动控制系统已经成功应用到全国各类具有大型容器检测中，取得了良好的效果，成功代替了以前聘请外国公司进行检测的现象。

5、本发明开发的检查机运动控制系统进行危险环境下大型容器检查时，检查成本低，检测效果与国外设置的检查效果一致，适用于多种类型的容器检查，并且已经对各类大型高危容器进行了多次实际的检测。

附图说明

图1是本发明针对容器焊缝检查机械手运动的控制方法流程图；

图2（a）是具体实施方式一步骤二中筒体焊缝周向轨迹示意图；