CN101108439A

CN101108439A - 全方位焊接机器人以及该的计算方法

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Publication number: CN101108439A
Application number: CNA2007100376912A
Authority: CN
Inventors: 俞晓雁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-25
Filing date: 2007-02-25
Publication date: 2008-01-23

Abstract

本发明提供了一种全位置焊接机器人设备，该机器人具有自行动能力，通过安装在工件上的定位信号传到机器人的电脑装置，配合传感***，电脑装置将视频信号和传感***的信号加以处理。并根据相应的数学模型编写软件，通过软件运算和判定，达到程序预定的目的。361度全位置视频监视信号是通过水银同轴屏蔽，将电信号通过液体导电水银，将信号传送到机器人的电脑中。通过一个将程序引入Reset状态电路中的方法，使程序避免了走飞，使机器人在高频、高压干扰的情况下正常使用。

Description

全方位焊接机器人***以及该***的计算方法

技术领域

本发明涉及一种全方位焊接机器人***以及该***的计算方法，具体地说就是焊接机器人通过***的计算方法，将预置在焊接机器人脑中的程序代码，变成焊接机器人的有自行动的焊接行为，使焊接变得更为数量化、更为标准化。特别适合应用于金属管与金属板以及金属管与金属管焊接的自行遥控和自行线控机器人。

技术背景

金属焊接是普遍使用的产品加工手段，而电弧焊接是目前最为普遍使用的方法，电弧焊接中起弧是焊接工件必不可少的工序，在TIG焊接中用高频、高压引弧，也是最为有效、可靠的手段，而高频、高压引弧对人身有着非常大的伤害，长期近距离接触高频、高压射线，对人身会产生不良作用。而由焊接机器人代替人作为焊接工作已由本发明人提出并开发出来。这种类型分为摇控自行机器人和线控自行机器人。

一般焊接工通过手来完成焊接工作，本发明通过高精度的CCD摄像机、自带电脑高速处理、产生焊接数据，通过微电脑将焊接数据变成了轴液压连动的动作、定位焊接。它的焊接正确性和速度是大于人的焊接正确性和速度。进一步的功能，它可以与生产线的主控制器连接，通过数据接口，将主控制器信号变成焊接机器人自身的焊接代码，实现过程控制的特性，并且更具有市场特性。

发明内容：

本发明鉴于上述情况，其目的是提供一种全方位焊接机器人的控制方法，以及该***的计算方法。

本发明已经获得了一种全位置TIG焊接机器人控制方法，以及该***的数值方法，其中该机器人的脑是通过多台微电脑CPU，内存ROM、RAM、I/O电路，高频引弧数值控制器，以及控制大功率变频电源数值控制器电路，高精度同步马达数值控制器，以及马达连动的高精度定位数值控制器。

对于一个具体的实例，全位置TIG焊接机器人一例中，高频引弧对电脑***有严重的影响，当今大部分的IC芯片以MOS电路为主，而电压型MOS芯片，对电磁波极为敏感，容易产生电路故障，使焊接机器人产生误动作，本发明通过采用引弧时引入Reset状态，使电脑程序进入有高频、高压保护的Reset电路中，将电脑程序引入一个受控状态中，避免了监控程序的走飞，造成电脑死机。

焊接过程输出是弧焊接机器人的一个亮点，电弧焊时会产生强力的光线。该光线对人眼睛有很大的伤害性。本发明通过高精度、高分辨率的CCD摄像机将焊接过程传送到弧焊机器人的电脑中，并将其显示在弧焊机器人上。而361°旋转焊接同时将CCD摄像机的信号传送出去，从理论上进变得不可能，本发明通过水银同轴加屏蔽的方法，将高频电信号通过液态水银导线将信号传输到电弧焊机器人的电脑中，完成了361°全位置焊接视频信号的传送。

大量的管子管板焊接时对定位有很高的要求。本发明使用激光定位的方法，使焊接机器人能独立完成整个焊接工作。首先在要焊接的部位管子中发出一束激光，机器人的受光部位产生一个焊接信号，使焊接机器人达到了焊接定位功能。

自行动焊接机器人，其动力采用4相步进电机，步进电机是将数字信号转换成机械能量的电机设备，每输入一个脉冲信号，步进电机旋转一个固定步进角，(Step angle)本焊接机器人采用0.45度步进电机规格，若输入800个脉冲信号，步进电机就会旋转800个步进角，且刚好转一圈(800*0.45度＝360度)，为了让自行动焊接机器人具有精密定位和精确定速，只要控制输入的脉冲数目，可控制步进电机转动角度。由于步进电机转动角和输入脉冲数目成正比，因此，适应开回路控制，提高了自行动焊接机器人的灵活性。

附图说明

图1、根据本发明一个焊接机器人装置示意图。

图2、焊接机器人的脑部电路方框图。

图3、焊接机器人的360度全方位视角装置示意图。

图4、焊接机器人定位示意图。

图5、焊接机器人的结构示意图。

图6、焊接机器人动力马达顺时针方向和逆时针方向输入脉冲示意图

图7、水银同轴屏蔽器结构图

图8、焊接机器人数值计算流程图。

图9、焊接机器人界面操作***概念图。

图10、焊接机器人网络程序流程图。

具体实施方式

以下根据附图来说明本发明的具体实施方式

参见图1，本发明主体结构参考号11表示焊接机器人的主体，它通过以下方式形成。参考号13是焊接机器人的脑部结构，脑部结构的形成，由多CPU中央处理器电路完成对焊接机器人的规则处理，总线数据处理，总线程序代码处理，而CPU执行ROM的程序代码以及执行RAM中的数据。进一步就将一切的信号，包括数字信号、光信号、机械动作信号变成电信号，通过模/数电路和数/模电路进入CPU进行处理，完成脑部的作用。

参考号12眼部装置作为焊接机器人的重要的组成部分，眼部装置是视频传感器装置，CCD摄像机。其视频信号的来源是CCD(chargecoupled device)摄像机，将摄像现场工作情况变成DVD信号格式，而格式形成3200*3200像素的视频文件，随后将视频文件通过总线，将视频文件进入参考号13脑部硬件***，组成焊接机器人的眼部装置。

耳部装置参考号16，嘴部装置参考号17，构成了焊接机器人的音频部分，音频处理分成音频输入一即耳部装置参考号16和嘴部装置参考号17，参考号16根据从麦克风话筒参考号18提供的采集音频信号，通过外部模/数电路变成参考号13能识别的音频文件，同时将音频信号通过总线Bus进入参考号13脑部硬件***处理，组成焊接机器人耳部装置。参考号17是将参考号13脑部硬件***处理后的信号，通过数/模传换模块，将数字信号转换成模拟信号，由参考号19将模拟信号通过立体声扬声器发送出去，形成了焊接机器人的嘴部功能。

参考号14焊接机器人液压***，参考号1D焊接机器人自行运动机构，参考号1C焊接机器人4相步进电机设备，构成了焊接机器人的模拟四肢***和机器人的躯干，参考号1B焊接机械手作为焊接机器人目的执行部件，作用是通过参考号1B达到程序规定的任务。参考号1A激光自动定位***是机器人能自行运动的关键，能正确定位是焊接机器人的前提。

其中参考号1E液压3轴运动器，受控于机器人自行运动机构，参考号11机器人主体接收激光自动定位***的信号后，通过液压3轴运动器，使焊接机械手到达工件位置，完成机器人工作。参考号IC焊接机器人4相步进电机设备是机器人动力设备，通过受控的数字化驱动马达，能精确到达位置。

其中参考号15软件***是一切行为指定的发出者，不同的行为要求，具有不同的数学模型，而数学模型的结构，决定了焊接机器人的智能水平。

参照图2所示，作为焊接机器人的电脑特征，其电路硬件装置是IC电路，模拟电路组成，为了符合焊接工艺要求，必须记忆焊接工艺要求。内存memory记录焊接工艺要求，将焊接变成机器人能够记忆的方式，以二进制的方式记录在内存内，由中央处理器电路与内存构成数据总线和地址总线。

具体地讲焊接工艺要求记在内存地址参考号25&1001AOOH，参考号26接收输入/输出电路的信号，经过数值运算将电信号返回给参考号26去执行。进一步地讲，参考号21接收来自参考号22从中央处理器电路的信号。

参考号22通过接收参考号27模/数电路和参考号29数/模电路将模拟电信号变成参考号22读懂的二进制信号，并将二进制信号与参考号21交换再将二进制信号通过参考号29变成模拟电路。参考号23从内存具有的位操作功能中设置各种焊接标志，并将这些标志组成一个布尔矩阵，提供给中央处理器处理。

参照图3所示，作为焊接机器人监视信号的核心部分，其核心为参考号3D-CCD摄像***，通过参考号31水银同轴加屏蔽控制器，组成了一个完整的全方位视觉装置。

首先CCD摄像机将视频信号输入到参考号31控制器。通过由参考号31控制器相对应的参考号32软件分配程序。将信号数据通过参考号27模/数电路，参考号29数/模电路，传送至参考号22从中央处理器电路。经格式预处理后，送入参考号21主中央处理器电路。同时由参考号26主输入/输出电路的传感器电路获得的直接信号送入参考号26，参考号21主中央处理器电路处理由参考号31控制器显示，参考号26主输入/输出电路，数据，信号。通过无线视频信号传送转换成有线视频信号，将信号显示在焊接机器人的主液晶显示屏上。同时，可以通过焊接机器人本体，将信号远程发送至控制室，在控制室里，可以将工件焊接过程这一较为危险的焊接工作，完全可由机器人来完成。

具体地讲：摄像焊接处理过程如下：

首先参考号21主中央控制器电路获得一个定位焊接信号，同时处理由参考号38视频信号，参考号32软件数学模型来定位焊接摄像目标，通过以上步骤，就能焊接摄像了，而焊接摄像信号的传输是关键，由于焊接路线为361度旋转焊缝，用常规的方法，从理论上讲变得不可能。本发明通过水银同轴加屏蔽控制器的方法将信号数据传送至21主中央处理器电路，配合由参考号26主输入/输出电路的信号，经过参考号21主中央处理器电路处理，得出一个具体真实焊接过程。

如图4所示：参考号44作为焊接机器人定位***，主要分成两种定位方法、无线遥控定位和有线遥控定位。无线遥控定位包括参考号42部分和参考号41部分，以上所述部分作为无线控制焊接组成部分。首先在焊接工件的管子中，发出一束激光，而这束激光是通过激光编码发射器编码的激光信号，将每一种焊接的信息编码在芯片中，信息包括焊接电流，焊接电压，气体保护流量等，而这些基本焊接信息，由参考41号激光解码芯片接收，通过参考号44号焊接机器人来确认其真实焊接位置。而定位、焊接工作完成后，焊接机器人将记录并确认该焊接点工作完成，达到自动焊接功能。

有线遥控定位具有手动遥控的属性，其定位的方法较为简单，有线遥控定位包括参考号45部分和参考号46部分，以上所述部分作为有线焊接组成部分。首先在焊接工件的管子中，发出一束激光，而这束激光是通过激光编码发射器编码的激光信号，将每一种焊接的信息编码在芯片中，信息包括焊接电流，焊接电压，气体保护流量等，而这些焊接基本信息，由参考46号激光解码芯片接收，通过参考号44号焊接机器人来确认其真实焊接位置。而定位、焊接工作完成后，焊接机器人将记录并确认该焊接点工作完成，焊接功能更为实用。

如图5所示机器人物理部件，其中参考号52机器人脑与参考号57机器人数值控制器组成了焊接机器人的关键部分，而机器人数值控制器由数学模型决定了焊接机器人的物理行为的过程。其数值通常根据焊接实际情况决定，实际情况的参数由焊接电流，焊接速度，在需要填焊丝的情况下，具有送焊丝的速度，填焊丝的方向，气体保护等组成。参考号56机器人视觉装置是受控于参考号52机器人脑其物理的过程是焊接机械手旋转到指定的位置，而视觉装置跟踪那个位置，做到了实时觉察功能，参考号53机器人躯于，由液压控制，使它具有在设定的物理空间内上下行动，参考号54机器人动力装置，使焊接机器人具有水平间运动的功能，在参考号55机器人定位装置的配合下，使整个机器人具备了灵活性和精确性的属性。

如图6动力马达顺时针方向和逆时针方向输入脉冲示意图所示，4相激磁为任何时间，同时有两组定子线图激磁，如图顺时针方向(CW)所示。图中激磁相序依(A，B)→(B，C)→(C，D)→(D，A)→(A，B)顺序，每次均有两相同时激磁，波形前沿依A→B→C→D顺序变动，则步进电机依顺时针方向转动；图逆时针方向(CCW)中激磁顺序依(D，C)→(C，B)→(B，A)→(A，D)→(D，C)顺序，每次均有两相同时激磁，波形前沿依D→C→B→A顺序变动，步进电机为逆时钟方向转动。使用4相激磁方式驱动，步进电机的输出转矩比2相激磁大。4相步进电机通常使用这种方式驱动。相激磁采用半相激磁与全相激磁交替使用，此种方式驱动步进电机可达到半步控制以增加步进电机的定位分辨率。例如，若采用半相激磁每转一圈为400步(步进角0.9度)的步进电机，若采用全相激磁方式驱动，则旋转一圈变成800步，步进角变成0.45度。图中激磁相序为(D，A)→(A)→(A，B)→(B)→(B，C)→(C)→(C，D)→(D)顺序，每16步循环，步进电机依顺时钟方向转动。当为逆时钟转动，激磁相序相反。

如图7所说水银同轴加屏蔽控制器的方法为：在水平的运动金属轴的外层附加一层绝缘层，在绝缘层的外面是液态水银层，在液态水银的外面是固定的金属外层，当金属轴在轴向运动时，信号通过轴向运动金属轴与固定的金属外层通过液体水银组成了一个信号回路，达到了水平361°旋转发送数据的目的。

图8说明焊接机器人的软件流程图，包括控制层、界面层和应用层。

如图8所说控制层S3配置是焊接机器人本人的硬件和软件的控制，而控制层的接收如图像数据、语言数据等原始数据和传感器检测的其它数据，并处理这些数据段落。根据输入的若干信息段落、进行图像画布识别、姿态检测，定位测定等，从而获取识别结果，通过控制程序接口，将识别结果报告于应用程序，用于工作方式确定。应用层即访问界面***，包括三个子应用层，应用层A表示定位应用层，应用层B表示图像应用层，应用层C表示焊接应用层。应用层是通过自带的CPU处理来自参考号26主输入/输出电路模块信号与固定存储器装置EPROM的中间程序代码，来判定是否焊接。与固定存储器装置ROM相同，可更换存储器装置E²PROM是电拆卸地安装到机器人的可记忆存储器，该装置是一个盒式存储介质，如存储器条(stick)，并且在使用时，装到预定的存储器槽中，所以用可更换存储器E²PROM供给更新的软件程序，将中间等与硬件配置有关的软件存储在可更换的存储器装置E²PROM上，以致使得它的版本设定与机器人交货的硬件配置(缺省设定)，或标准硬件配置兼容。理想是向应用程序所用的硬件配置提供操作环境的中间件与应用程序组合，并且随后存储到可更换存储器装置E²PROM上。应用层A、应用层B、应用层C是通过自带的CPU来处理来自参考号26主输入/输出电路模块信号，以及参考号27模/数电路，参考号29数/模电路信号、微处理器(MCU)、存储器(ROM，E²PROM)。而应用层程序代码模块处理信号来源是电流放大电路(AMP)，电压信号比较电路(VCP)、模/数电路(27)、数/模电路(29)。

参考号S5是焊接选择，焊接时通过数学模型设定的焊接数学模型布尔矩阵设定。在自带的微电脑中设立了焊接标志位，根据标志位引入中间件A，引入中间件B、引入中间件C，其中，中间件A对应应用程序A，中间件B对应应用程序B。中间件C对应应用程序C。通过这些对应程序的应用，得出了引入应用程序A固定工作方式，引入应用程序B最佳匹配工作方式，引入应用程序C相互兼容工作方式。

图9、所述作为焊接机器人与外界联系的纽带，11A应用层程序为根据焊接工艺数学模型，编写应用层程序代码，使机器人具有焊接属性。11B监控BIOS、使机器人具有脑的功能存储、信号23模块、25模块。判定信息-21模块、22模块。使机器人具有嘴的功能-36模块，耳的功能-38模块。眼的功能-12模块。11D人机对话程序，它具有与外界交流的属性，一种友好的界面是焊接机器人被人了解、认识的关键。本发明采用机器人本体液晶屏显示，简化了操作步骤。使使用人简单易懂。

中间A件所对应的应用程序A，作为机器人自行动的程序，其程序的控制方法都采用PPM(脉冲相应调制)或PWW(脉冲宽度调制)方式传送来自传感器的信号，参考号54机器人动力装置，一般每40ms一次，由***中的转换器将位置信号转换为宽度为3.0～5.0ms的脉冲，脉冲信号馈送给用于应答的电机伺服装置，就可以控制机器人运动到新的位置。如果馈送一个稳定不变的信号，可以使机器人保持稳定状态，不作运动。当机器人从停止位置向前运动时，速度控制器将引起马达失速和逆向运动。主速度的程序控制器建立控制脉冲宽度，并提供向前、向后波形之间的联系，基本的数值变化区间为2.0～5.0ms，作为一个程序的数学模型，如果脉宽从2.5m变化到3.5ms，马达向前的速度逐渐加速，而从3.5ms变化到4.5ms伺服器接收到脉宽越长，马达将逐渐减速。

为了使用多马达驱动，本发明使用一种可以改变脉冲宽度的单稳态电路，它可以平衡对于机器人多马达的驱动力，在四轮马达驱动情况下，驱动力来源有多个驱动装置，而脉冲宽度的单稳态电路通过数学模型的布尔矩阵设定，来平衡马达的行动能力，使机器人行动自如的向前、向后、向左、向右行动。

程序执行放大器，基本上由两部分组成，一部分用来产生电流和增加电流负载能力，即放大器部分，另一部分是用于检测原始驱动信号的极性装置，当主速度控制器信号(-)极性翻转被检测到时，同时，机器人数学模型布尔设定置位时，马达反向必须接通，当主速度控制信号(+)极性翻转被检测到时，同时机器人数学模型布尔设定置位时，马达正向必须接通。这是因为机器人数学模型的速度控制器具有向前，向后运动的功能，信号极性必须被主速度控制器程度检测到。

中间件B所对应的应用程序B，作为机器人重要组成部分，361°全位置视频显示的程序，本发明的程序数学模型的方法是水银同轴又加屏蔽控制器传输基带视频信号，将普通视频的单端传输方式即75Ω不平衡传输方式，通过数学模型的转换，转换为100Ω左右的平衡传输方式，视频信号经过参考号56机器人视觉装置，将视频信号相反放大再处理，送到视频显示终端，实际的水银同轴加屏蔽传输器特征阻抗并不恒定，视其结构而定，而实际的阻抗大小难以精确计算，因此在传输过程中难以满足理想的差分平衡传输条件，由此造成的阻抗匹配问题比较突出。阻抗失配会使共模抑制比下降，甚至产生严重的反射失真，因此在传输信号的发射端，通过程序控制差分信号的传输驱动器，将不平衡的输入单端不平衡视频基带信号，通过以下的数学公式：V₀₁＝K(Z₁/ZT)V_in，V₀₂＝-K(Z₂/Z_T)V_in，变成两端电压增益差分输出。在接收端的差分视频信号，通过数学模型转换，成单端视频基带信号，而内部频率均衡，彩色信号提升，增益可控视频信号，都由参考号56来完成，而开环放大器电压增益数学公式为V_out＝K(Z₁/Z_T)V_in，本发明提出了液态水银同轴加屏蔽传输的方法，设计了阻抗匹配调节和增益控制，对信号传输状态进行合理调节，满足不同情况和条件下的使用。

中间件C所对应的应用程序C，其数学模型的方法是参考号57机器人数值控制器，其组成部分是由参考号1F内存电路，参考号1G模数电路，参考号1H多CPU电路和参考号1I I/O电路组成。其中参考号1F应用程序执行是以ROM和RAM为基础，软件的操作方法是焊接机器人设计一个ROM电路，根据ROM电路确定了ROM在整个焊接机器人中软件地址。本发明的焊接机器人的ROM操作指令是以MOV类指令为基础，方法为输入指令，用ALE锁存信号锁存PCL，在每个CPU(CentralProcessing Unit)中的每个机器同期中锁存地址ALE，在下降沿时锁存PCL，ALE信号的频率是振荡频率的1/6，可用来作外部时钟或定时脉冲，在执行MOV时，同一机器周期的S状态，ALE锁存的口地址，不再是程序存贮器(stick)的低8位，而是数据存贮地址。对于数据存贮器RAM，主要作为现场焊接机器人的内存，其操作指令主要以MOV指令为主，作用是存入各种现场焊接数据，如焊接机器人人的位置，焊接机械手的操作过程等，ROM是存放焊接参数，焊接工艺要求。参考号1I I/O电路提供了一条输入/输出通道在***的应用中，主要是以Input and output指令为主。参考号1H由多CPU电路组成，本发明人采用多CPU主要是为了提高机器人的处理数据能力。具体以3个CPU处理方法如下，主CPU开始设置地址传送方式。从起始地址开始发送1号从机握手成功。继而可以设置从数据传送方式，开始与1号从机交换数据。如果主机发送从机地址后，接收回地址码与发送地址码不等，则与此地址码的从机握手失败。从起始地从起始地址开始发送2号从机握手成功。继而可以设置从数据传送方式，开始与2号从机交换数据。如果主机发送从机地址后，接收回地址码与发送地址码不等，则与此地址码的从机握手失败。从起始地址开始发送3号从机握手成功。继而可以设置从数据传送方式，开始与3号从机交换数据。如果主机发送从机地址后，接收回地址码与发送地址码不等，则与此地址码的从机握手失败。

参考号11B和参考11D为***的组织，而***的组织分为1、无控者***，2、单控者***，3、多控者***。

1、无控者***中，人机对话程序是限于从一个讲者到一个或多个听者的直接数据传送。这些传送由人工置于“only send”或“only get”工作方式：它们构成一个非常基本固定的无控者***。

这时，参考号11B监控BIOS一直处于数据工作方式(ANT＝假)。“send”器件在它的接口中具有一个源方挂构功能和一个send功能，而“get”器件在某接口中则有一个受方功能，其它能力是不可能存在。

2、单控者***：

在这种***中，可能的参考号11D人机对话程序方式有：(1)在一个受命的讲者和一个或多个受命的听者之间直接传送数据(数据工作方式)。(2)从一个器件传送给控者，在一次并经查询序列中的状态信息工作方式或在一次串行查询序列中的状态信息工作方式。(3)从控制传送给一个器件数据工作方式：数据字节或程序指令，命令的工作方式：命令和地址。(4)在***控者和其它器件之间，传送接口管理信息。CPU在作上述操作之前对各器件寻址，则控功能必须作用。本地VSCL要求***控制可以用来使***控者进入其作用状态。然后才有可能通过***控制功能产生一个接口清除(IFC)消息，而器件的控功能则也将变为处于作用状态，因此一个单控者***中的控者必须是一个***控者。

3、多控者***：

在多控者***中，参考号11d人机对话程序方式与只有一个控者***是一样的，***使***控制权能从一个控者转给另一个控者。其中必须有一个控者被指定为***控者。于是，这个***控者就是在***中唯一能使接口线REN(远地可能)和IFC(接口清除)起作用器件。在多控者***中，将CPU控制权从A控者转给B控者的过程如下：

(1)A控者在作用，所有其它控者(包括B)者不起作用。

(2)A控者对B控者寻址使之受命为控者(命令工作方式)。

(3)A控者给出母线命令TCT(取控)(命令工作方式)。

(4)A控者使ATN＝假(数据工作方式)。现在当ATN变为真时，B控者就作用而所有其它控者，则均不起作用。

在参考号11B监控BIOS发作一个IFC命令，则一切器件都将被受命，而***控者则再次获得***的控制权。

参考号11应用程序中具有2种服务请求查询，在焊接机器人***中当一次焊接任务开始之后，什么时候结束这往往是不知道的，因此CPU必须具有服务请求查询的能力，而该任务分二种方式：1、串行查询，2、并行查询。

1、串行查询：一个器件要通过参考号11B、BIOS的服务请求，就必须在端口中具有服务请求功能，为了能够参与一个串行查询序列，它还必须具有一个译码部分。在一个串行查询序列期间，其主要事件如下：(1)当BIOS监控起作用时，向控者表示它正在请求服务。(2)控者查明出现了一个服务请求如“send”＝真，则控者可以开始一个中断子程序。中断的处理则取决于控者的器件功能(软件)的特性。(3)如果在该***中有多台仪器都可以产生一个请求，则控者就必须检查实际上哪个器件在请求服务。为此目的，控制借助母线命令SPE(串行查询可能)使***置于串行查询工作方式。这就使各器件准备参与一次串行查询。(4)控者一个一个地检查器件，找出请求服务的器件，控者对某一器件寻址使之受命为讲者，然后以数据工作方式来检查各数据线的状态(状态Bit)，通过这样的方式来对该器件查询。如果一个器件已请求了服务，它将使DIO置于真态来响应，其它各条件线也可以置于真态来表示服务请求性质。(5)当所有器件已查询完时，则控者用母线服务请求的每一个器件作出行动，而这些行动的性质，将取决于发出服务请求器件的特性。

2、并行查询：并行查询的方法为同时检查8个器件，以确定这些器件的某一状态。这种状态通常是“服务请求”，不过它也可以用于“焊接准备好”或“报警”等。操作者把每一器件指定给一条数据线(DI₀₁至DI₀₈)，在并行查询程序期间，如果器件需要服务，它就置相应数据线为真态。

一个可能需要通过并行查询来请求服务的器件，它具有并行查询的功能。在控者开始一次并行点各序列之前，必须满足以下条件：

(1)器件必须置于能够响应并行查询的状态。(2)器件指派一条DIO线来响应并行查询；(3)检测参考号S6焊接数学模型布尔矩阵，并相应赋予一个值。调置器件A和器件B，以便进行并行查询。在本发明中其焊接机器人的查询以串行查询为主。

焊接机器人的网络属性使本发明焊接机器人的功能大大提高。机器人工作场所多为危险区域，而通过Net使工作人员能实时了解工作情况和工作结果，也能使工作人员实时通过网络远程了解工作过程。如图8所示，A2格式设置、设定IP地址，通过A3网络主程序，使焊接信息、传送到服务器，界面操作***A4，将机器人的传送到A3，达到网络功能。使机器人变成IP机器人。

一台IP机器人具有既能受远地控制又能受本地控制功能。这涉及到在需要将机器人的某些或全部控制转换为远地或本地控制，本发明给器件配备一个远地/本地接口功能。这里功能允许器件在两种控制数据源之间作出选择。如果置于“本地”，则该机器人就从机器人本身接收控制数据，当其置于“远地”时，则根据IP地址接收控制数据。

远地/本地功能可以由控者用母线命令GTL(进入本地)和LLO(本地封锁)来控制，以及由***控者用通用接口消息REN(远控可能)来控制。

当REN＝假时，器件总是置于本地状态。有些器件在此它的面板上有一个远地/本地开关，以产生本地消息RT1(返回本地)。

这样的器件，通过受命为听者并令REN＝真和RT1＝假，来使该器件从本地切换为远地控制。

当RT1＝真，或在它已受命为听者并收到母线命令GTL时，则可返回到本地控制状态。RT1保持为真，则该器件不可能用上述方法切换为远地控制。然而，本地命令RT1可通过母线命令LLO来使之手效。首先发生命令LLO，然后令仪器受命为听者。同时REN＝真，于是就能达到远地控制状态。

结束语

该机器人特有361°全位置观察的能力，从视力上已经胜过了人的视觉功能。配合自行动的能力，使它在核能工业、化工工业等危险领域中，能得到很好的应用。

参考号说明

1A-激光自动定位***，1B-焊接机械手，1D-器人自行运动机构，11C-相步进电机设备，1E-液压3轴连动器，1F-内存电路，1G-模数电路，1H-多CPU电路，1I-I/O电路，11-机器人主体，12-眼部装置，13-脑部硬件***，14-焊接机器人液压***，15-软件***，16-耳部装置，17-嘴部装置，18-话筒，19-扬声器，21-主中央处理器电路，22-从中央处理器电路，23-从MEMORY电路，24-网络电路，25-主MEMORY电路，26-主输入/输出电路，27-模/数电路，28-光机电传感器，29-数/模电路，2A-从输入/输出电路，31-水银同轴加屏蔽控制器，32-软件分配程序，35-无线视频信号传送，34-有线视频信号传送，33-远程视频信号接收，37-摄像机电源水银同轴供电***，38-视频信号传输***，3D CCD摄像***。41-无线激光解码接收，42-无线激光编码发射45-有线激光编码发，46-有线激光解码接收，44-焊接机器人，51-机器人机械手，52-机器人脑，53-机器人躯干，54-机器人动力装置，55-机器人定位装置，56-机器人视觉装置，57-机器人数值控制器，S1-开始，S2初始化设置，S3-控制层，S4-访问界面***，S5-焊接选择，S6-焊接数学模型布尔矩阵设定，11A-应用程序，11C-硬件配置，11B监控BIOS，11D-人机对话程序，A1-初始设置，A2-格式设置，A3-网络主程序，A4-界面操作***，A5-选择网络***，A6-等待。

Claims

1.焊接机器人控制***以及该***的数值计算方法包括：机器人主体，脑：由CPU，内存电路，I/O电路，数/模及模/数电路，光机电传感器组成。眼：由高精度CCD摄像机组成。皮肤：由激光定位发射传感器和激光定位接收传感器组成。四肢焊接机器人机械手。同步马达四轮驱动躯干装置。耳朵：由双通道立体声Micro Phone组成。嘴-多通道数码仿真人喇叭组成。

2.软件***-焊接机器人控制***软件。界面操作***软件。

3.如权利要求1、所述的焊接机器人控制***以及该***的数值计算方法，其中脑的特征在于：通过脑的硬件组成，配合软件的编写，根据每一种焊接工艺要求，组成焊接机器人脑。机器人脑的核心-CPU中央处理器、记忆内存Memory。使用核心CPU、Memory将焊接工艺各种要求记录到内存ROM中，使焊接机器人具有通用性方法。

4.如权利要求1、所述的焊接机器人脑部件，其中所述I/O装置，其装置是脑部与外界交接信息，方法为8bit-32bit数据线。其中所述的数/模装置，其装置是脑部与外界交换信息，根据不同的数学模型，区分不同的焊接对象，其方法是将不同对象设定为不同的数学模型。

5.如权利要求1、所述的焊接机器人控制***以及该***的数值方法，其中所述的眼部特征在于使用高精度的CCD摄像机。

其中360度旋转焊接CCD摄像机信号传送，是通过液态水银同轴加屏蔽的方法，将视频信号传送出去。

6.如权利要求1、所述激光定位，其中发射定位使用脉冲编码发射，接收定位脉冲解码的方法。

7.焊接机器人引弧时引入Reset状态，使电脑程序进入有高频、高压保护的Reset电路中的方法。

8.如权利要求6、所述的液态水银同轴加屏蔽的方法，通过该方法进行的水平360度轴向传送，以及X轴、Y轴、Z轴方向运动的电源及电信号传送方法。

9.如权利要求1、所述四轮驱动躯干动力装置，马达步进电机规格在0.45度至1.8度步进电机规格，脉冲采用800脉冲至200脉冲，马达控制回路采用开回路控制。

10.按照权利要求2、所述的焊接机器人软件***，其中焊接机器人控制***软件方法，该方法涉及到监控程序方法，网络连接方法。其中焊接机器人界面操作***软件方法，该方法涉及到本发明的人机对话，界面格式。