CN109514041B - 车体跟踪方法和爬行焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种车体跟踪方法和爬行焊接机器人。其中，所述车体跟踪方法包括接收跟踪过程中所述姿态传感器采集并发送的车体姿态角，以及所述线性位移传感器采集到的焊缝的中点位置信息；将所述中点位置信息作为PID调节模型的输入以计算所述焊缝的焊缝走向角；将所述车体姿态角与所述焊缝走向角进行比对，根据比对结果控制所述第一驱动装置驱动所述车体进行跟踪角度的调整以实现所述爬行焊接机器人对所述焊缝的跟踪。本发明能够有效防止车体跟踪时出现超调后的轨迹振荡问题，提高车体跟踪轨迹的直线度。

Description

车体跟踪方法和爬行焊接机器人

技术领域

本发明涉及机器人设计技术领域，具体而言，涉及一种车体跟踪方法和爬行焊接机器人。

背景技术

目前，爬行机器人大多采用区间分段式跟踪，即爬行轨迹为S型轨迹，而且每次从开始跟踪到稳定状态需要较长时间，因此，导致现有爬行机器人存在转向角度很难控制、转向响应慢、车体跟踪轨迹直线度差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种车体跟踪方法和爬行焊接机器人，以改善上述问题。

一方面，本发明较佳实施例一种车体跟踪方法，应用于爬行焊接机器人上的跟踪控制器，所述爬行焊接机器人还包括车体、第一驱动装置、姿态传感器和线性位移传感器；所述车体跟踪方法包括：

接收跟踪过程中所述姿态传感器采集并发送的车体姿态角，以及所述线性位移传感器采集到的焊缝的中点位置信息；

将所述中点位置信息作为PID调节模型的输入以计算所述焊缝的焊缝走向角；

将所述车体姿态角与所述焊缝走向角进行比对，根据比对结果控制所述第一驱动装置驱动所述车体进行跟踪角度的调整以实现所述爬行焊接机器人对所述焊缝的跟踪。

可选地，所述焊缝走向角θ的计算步骤包括θ＝(Max/N)×y，其中，Max为预设的最大焊缝走向角，N为正常数，y为与经PID调节模型计算出的所述线性位移传感器采集到的中心位置信息对应的数字量，-N≤y≤N。

可选地，所述车体姿态角包括俯仰角和滚转角，所述将所述车体姿态角与所述焊缝走向角进行比对，控制所述第一驱动装置驱动所述车体进行跟踪角度的调整的步骤，包括：

当所述滚转角大于第一预设值或小于第二预设值时，将所述焊缝走向角与所述俯仰角进行比对，若所述焊缝走向角大于所述俯仰角，则控制所述第一驱动装置驱动所述车体按照第一行进规则运行以进行跟踪角度的调整；或者

当所述俯仰角大于第一预设值或小于第二预设值时，将所述焊缝走向角与所述滚转角进行比对，若所述焊缝走向角大于所述滚转角，则控制所述第一驱动装置驱动所述车体按照第二行进规则运行以进行跟踪角度的调整。

可选地，所述第一预设值包括45度，第二预设值包括-45度。

可选地，所述爬行焊接机器还包括第二驱动装置、跟踪滑块和图像采集传感器，所述图像采集传感器和所述线性位移传感器安装于所述跟踪滑块；在执行接收跟踪过程中所述姿态传感器采集并发送的车体姿态角的步骤之前，所述车体跟踪方法包括：

接收跟踪过程中所述图像采集传感器采集的焊缝坡口实时图像，并基于该焊缝坡口实时图像计算得到所述焊缝的当前中点坐标值；

将所述当前中点坐标值中的横向坐标值与目标调节值进行比对，若所述横向坐标值和所述目标调节值存在偏差，则计算所述横向坐标值和所述目标调节值之间的偏差量；

根据所述偏差量控制所述第二驱动装置驱动所述跟踪滑块移动进行位置调整，以使得在跟踪过程中实现所述图像采集传感器和所述线性位移传感器对焊缝中点位置的跟踪。

可选地，所述目标调节值通过以下步骤得到：

在车体跟踪开始时，控制所述图像采集传感器采集当前时刻下的焊缝坡口图像，并基于该焊缝坡口图像计算所述焊缝的中点坐标值，将所述中点坐标值中的横坐标作为所述目标调节值。

可选地，在跟踪过程开始前，所述车体跟踪方法还包括：

接收图像采集传感器采集并发送的焊缝坡口图像；

根据所述焊缝坡口图像判断当前数据可信度是否大于第三预设值，若大于所述第三预设值，则判定可进入车体跟踪过程，并执行上述接收跟踪过程中所述姿态传感器采集并发送的车体姿态角，以及所述线性位移传感器采集到的焊缝的中点位置信息的过程。

可选地，所述方法还包括：

在车体跟踪过程中，判断预设时长内接收到的车体跟踪角的变动幅度是否小于第四预设值，若小于，则对所述车体跟踪角以及对应的跟踪策略进行保存。

另一方面，本发明较佳实施例还提供一种爬行焊接机器人，用于实现焊接过程中的车体跟踪，所述爬行焊接机器人包括跟踪控制器、第一驱动装置、第二驱动装置、车体、跟踪滑块、姿态传感器、线性位移传感器和图像采集传感器；

所述跟踪控制器与所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述姿态传感器、线性位移传感器和图像采集传感器分别连接，所述车体与所述第一驱动装置连接，所述姿态传感器设置于所述车体，所述跟踪滑块与所述第二驱动装置连接，且所述线性位移传感器和所述图像采集传感器安装于所述跟踪滑块；

其中，所述跟踪控制器用于接收跟踪过程中所述姿态传感器采集并发送的车体姿态角，以及所述线性位移传感器采集到的焊缝的中点位置信息；将所述中点位置信息作为PID调节模型的输入以计算所述焊缝的焊缝走向角；所述跟踪控制器还用于将所述车体姿态角与所述焊缝走向角进行比对，根据比对结果控制所述第一驱动装置驱动所述车体进行跟踪角度的调整以实现所述爬行焊接机器人对所述焊缝的跟踪。

可选地，所述图像采集传感器包括CCD传感器、CMOS传感器、结构光传感器中的一种。

与现有技术相比，本发明实施例提供一种车体跟踪方法和爬行焊接机器人，其中，本发明基于多传感器融合技术，实时检测跟踪过程中焊缝坡口信息，并通过线性位移传感器检测到的焊缝中点相对于目标中点的偏移量实时调整车体的跟踪轨迹，实现对所述车体跟踪的精确性、高效性。同时，本发明还通过姿态传感器获取的车体姿态角能够有效保证车体跟踪角度的准确性，防止车体跟踪出现超调后的轨迹振荡，提高车体跟踪轨迹的直线度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的爬行机器人的方框结构示意图。

图2为本发明实施例提供的车体跟踪方法的流程示意图。

图3为本发明实施例提供的车体跟踪方法的另一流程示意图流程。

图4为PID调节模型的调节原理示意图流程。

图5为本发明实施例提供的车体跟踪方法的又一流程示意图流程。

图标：10-爬行焊接机器人；11-跟踪控制器；12-第一驱动装置；13-第二驱动装置；14-车体；15-跟踪滑块；16-线性位移传感器；17-图像采集传感器；18-姿态传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

如图1所示，为本发明较佳实施例提供的爬行焊接机器人10的方框结构示意图，所述爬行焊接机器人10包括跟踪控制器11、第一驱动装置12、第二驱动装置13、车体14、跟踪滑块15、姿态传感器18、线性位移传感器16、图像采集传感器17。所述跟踪控制器11与所述第一驱动装置12、第二驱动装置13、所述姿态传感器18、线性位移传感器16和图像采集传感器17分别连接，所述车体14与所述第一驱动装置12连接，所述姿态传感器18设置于所述车体14，所述跟踪滑块15与所述第二驱动装置13连接，且所述线性位移传感器16和图像采集传感器17安装于所述跟踪滑块15。可以理解的是，所述车体14可设置有用于焊接的焊枪。

其中，所述姿态传感器18用于采集车体爬行过程中的车体姿态角并发送给所述跟踪控制器11；所述车体姿态角可以包括滚转角或者俯仰角等。可选地，所述姿态传感器18的实际类型可根据需求进行灵活选取，本实施例在此不做限制。另外在本实施例中，所述姿态传感器18与所述跟踪控制器11之间可采用但不限于RS232串口总线、RS485串口总线连接，以提高数据传送过程中的抗干扰能力。

所述线性位移传感器16用于实时采集在车体14爬行过程中焊缝的焊缝中点位置信息并发送给所述跟踪控制器11。

所述图像采集传感器17用于采集车体14爬行过程中所述焊缝的焊缝坡口图像并发送给所述跟踪控制器11。可选地，所述图像采集传感器17可以是但不限于CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合器件)传感器、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器、结构光传感器中的一种或多种。

所述第一驱动装置12用于在所述跟踪控制器11的控制下驱动所述车体14实现对所述焊缝的跟踪，进而实现对焊缝的精确焊接。所述第二驱动装置13用于在所述跟踪控制器11的控制下驱动所述跟踪滑块15相对于所述车体14移动以实现位于该跟踪滑块15上的线性位移传感器16和所述图像采集传感器17对所述焊缝的跟踪。可选地，所述第一驱动装置12和所述第二装置可以是但不限于伺服驱动器，如交流伺服驱动器等，此外，所述第一驱动装置12和所述第二驱动装置13可以为模拟电压驱动装置等。

所述跟踪控制器11用于实现对各传感器采集并发送的数据进行数据处理，并根据处理结果控制所述第一驱动装置12或所述第二驱动装置13驱动对应的部件执行对应的动作。应注意的是，在本实施例中，所述跟踪控制器11中可安装有图像处理软件以及预设有用于图像处理的相对坐标系，以使得所述跟踪控制器11可基于图像处理软件和相对坐标系对图像采集传感器17采集的焊缝坡口图像进行处理。可选地，所述跟踪控制器11可以为是但不限于具有数据处理能力的计算机设备、单片机、微处理器等。

进一步地，基于上述给出的爬行焊接机器人10的介绍，如图2所示，本发明实施例还提供一种车体跟踪方法，该车体跟踪方法应用于所述爬行焊接机器人10中的跟踪控制器11，下面将结合图2中给出的步骤对所述车体跟踪方法的具体过程和流程进行介绍。

步骤S11，接收跟踪过程中所述姿态传感器18采集并发送的车体姿态角，以及所述线性位移传感器16采集到的焊缝的中点位置信息；

步骤S12，将所述中点位置信息作为PID(Proportion，Integral，Differential)调节模型的输入以计算所述焊缝的焊缝走向角；

步骤S13，将所述车体姿态角与所述焊缝走向角进行比对，根据比对结果控制所述第一驱动装置12驱动所述车体14进行跟踪角度的调整以实现所述爬行焊接机器人10对所述焊缝的跟踪。

在步骤S11-步骤S13中给出的车体跟踪方法中，通过对实时检测的焊缝坡口信息进行分析处理以快速、准确的实现焊缝跟踪，如通过线性位移传感器16相对于焊缝中点的偏移量来实时控制车体14对焊缝的跟踪状态，能够避免现有技术中区间分段式跟踪带来的控制灵敏度差等问题。

详细地，在上步骤S11和步骤S12中，由于所述线性位移传感器16安装于所述跟踪滑块15上，因此，在所述跟踪滑块15运动以带动所述线性位移传感器16运动时，该线性位移传感器16采集的焊缝的中点位置的信号值也会随焊缝中点坐标值左右偏移，因此，本发明中可基于所述线性位移传感器16的输出量实现所述车体14对焊缝的跟踪。

其中，在本实施例中，所述线性位移传感器16的输出值可以为但不限于电压值，在此假设所述线性位移传感器16为可以输出0-5V电压信号的传感器，且其检测到的焊缝中点处的电压为2.5V，所述跟踪控制器11中预设有12位模拟量采集模块以对接收到的所述线性位移传感器16发送的电压信号进行模数转化，如0-5V电压对应的数字量数值可以为0-2048。那么，在开始跟踪之前可先将所述跟踪滑块15归中，即所述线性位移传感器16的输出为2.5V，对应的数字量为1024，把1024作为PID调节模型位置跟踪的目标值，线性位移传感器16采集后的数字量作为PID调节模型的输入量，基于PID调节模型对输入量的限位、数学转换得到焊缝的焊缝走向角。其中，所述焊缝走向角θ的计算步骤包括θ＝(Max/N)×y，其中，Max为预设的最大焊缝走向角，N为正常数，y为与经PID调节模型计算出的所述线性位移传感器16采集到的中心位置信息对应的数字量，-N≤y≤N。

另外需要说明的是，在本实施例中，所述PID调节模型可以为

其中，假设

表示积分系数，

表示微分系数，则K_p、K_i、K_d三个参数可直接影响PID调节模型的动态跟踪性能。本实施例经过大量的实验与验证，针对锁定式跟踪焊缝的要求，且PID调节模型的性能较优，如达到快速响应与零漂移的要求，所述PID调节模型的调节参数可以为但不限于采样周期T＝0.1s、K_p＝2.68、K_i＝0.15、K_d＝0.06时。

进一步地，在所述爬行焊接机器人10的爬行过程中，所述车体姿态角可以包括俯仰角和滚转角，那么，步骤S13中的实际实施过程可以包括：当所述滚转角大于第一预设值或小于第二预设值时，将所述焊缝走向角与所述俯仰角进行比对，若所述焊缝走向角大于所述俯仰角，则控制所述车体14按照第一行进规则运行以实现对于跟踪角度的调整。可选地，所述第一行进规则可以是但不限于当俯仰角小于焊缝走向角时，控制爬行焊接机器人10的车体14左转，反之右转。

当所述俯仰角大于第一预设值或小于第二预设值时将所述焊缝走向角与所述滚转角进行比对，若所述焊缝走向角大于所述滚转角，则控制所述车体14按照第二行进规则运行以实现对于跟踪角度的调整。可选地，所述第二行进规则可以是但不限于当滚转角小于焊缝走向角时，控制爬行焊接机器人10的车体14右转，反之左转。

作为一种实施方式，在上述PID调节模型中，当T＝0.02s、K_p＝12.0、K_i＝1.14、K_d＝1.75时；位置信息转换成焊缝走向角的表达式为

其中θ为转换后的车体姿态角，45度为最大的车体姿态角，1024为线性位移传感器16的单边数字量的总和，y为位置传感器实际位置对应的数字量，-1024≤y≤1024。通过PID调节模型算出y值，并限定y值的取值范围，再通过位置转换角度的公式获得车体跟踪角，所述跟踪控制器11根据所述车体14跟踪角控制所述第一驱动装置12驱动所述车体14进行位置调整，从而实现车体14对焊缝的跟踪。应注意的，在本实际实施时，所述第一预设值可以包括但不限于45度，第二预设值包括但不限于-45度。

另外根据实际需求，所述跟踪控制器11控制所述第一驱动装置12驱动所述车体14进行姿态调节的过程包括：假设第一驱动装置12(如伺服驱动器)的控制模式为速度控制模式，在该模式下跟踪控制器11输入至所述第一驱动装置12的信号为-10V-10V的模拟电压，且第一驱动装置12在模拟电压为-10V时对应的转速为反转3000r/min、模拟电压为0V时对应的转速为0r/min、模拟电压为10V对应转速为正转3000r/min，那么可以看出，跟踪控制器11输出至第一驱动装置12的模拟电压与第一驱动装置12的转速的关系为：n＝(3000×x)/10，其中n为第一驱动装置12中的电机转速，x为输出的模拟电压值。若某一时间，所述线性位移传感器16采集到的焊缝中点位置与目标值存在偏差，第一驱动装置12在所述跟踪控制器11的控制下执行速度控制指令直到速度指令为0。进一步地，为了有效提高车体跟踪过程中的精确性，本实施例在执行步骤S11-步骤S13之前，如图3所示，所述车体跟踪方法还可包括步骤S14-步骤S16，具体如下。

步骤S14，接收跟踪过程中所述图像采集传感器17采集的焊缝坡口实时图像，并基于该焊缝坡口实时图像计算得到所述焊缝的当前中点坐标值；

步骤S15，将所述当前中点坐标值中的横向坐标值与目标调节值进行比对，若所述横向坐标值和所述目标调节值存在偏差，则计算所述横向坐标值和所述目标调节值之间的偏差量；

步骤S16，根据所述偏差量控制所述第二驱动装置13驱动所述跟踪滑块15移动进行位置调整，以使得在跟踪过程中实现所述图像采集传感器17和所述线性位移传感器16对焊缝中点位置的跟踪。

上述步骤S14-步骤S16是用于在车体跟踪过程中，使得所述跟踪滑块15能够跟踪焊缝坐标(相对于所述跟踪控制器11中的相对坐标系中的坐标)的变化，即可使得安装于所述跟踪滑块15上的线性位移传感器16和所述图像采集传感器17能够跟踪焊缝坐标的变化，进而提高所述车体跟踪过程中的可靠性。

详细地，在步骤S14中，所述跟踪控制器11在基于图像处理软件对所述焊缝坡口实时图像进行图像处理以得到所述焊缝在所述相对坐标系中的当前中点坐标值的过程可以包括：获得位于所述相对坐标系中的所述图像信息，将所述图像信息进行旋转，以使旋转后的图像垂直于所述相对坐标性中的设定轴。根据旋转后的所述相对坐标系中的图像信息分析得到所述焊缝的当前中点坐标值，该当前中点坐标值可包括横向坐标和纵向坐标。其中，由于所述图像采集传感器17在采集焊缝坡口图像时的角度可能不同，因此，在图像处理过程中对图像进行旋转的角度亦可不同，只要能够使旋转后的图像垂直于设定轴即可。应当理解，将图像信息旋转为垂直于设定轴，仅为本发明实施例中的可选实现方式，在实际应用中，还可以对图像信息进行其他处理，例如，可以将图像信息旋转为平行于设定轴。又例如，可以不旋转图像信息等，本实施例对此不作限制。

进一步地，步骤S15和步骤S16中的所述目标调节值的获取过程可以包括：在车体跟踪开始时，所述跟踪控制器11控制所述图像采集传感器17采集当前时刻下的焊缝坡口图像，并基于该焊缝坡口图像计算所述焊缝的中点坐标值，提取所述中点坐标值中的横坐标作为所述目标调节值。具体地，在车体跟踪过程中，所述目标调节值是作为PID调节模型进行调节时的目标值，而当前中点坐标值中的横向坐标值是作为PID调节模型的输入量。在此可以理解的是，所述PID调节模型的输入实际为所述当前横向坐标值和所述目标调节值之间的偏差量，那么，PID调节模型通过对输入的偏差量进行限位和线性转换后把偏差量这一数字信号转换对第二驱动装置13的进行速度控制时的模拟信号，进而通过所述第二驱动装置13驱动跟踪滑块15进行相应的偏移来跟踪焊缝中点坐标的变化。

例如，请结合参阅图4，假设r(t)为所述PID调节模型的目标调节值，c(t)为所述图像采集传感器17采集到的当前中点坐标值中的横向坐标值，那么将r(t)与c(t)的差值e(t)作为所述PID调节模型的输入进行转换后，所述跟踪控制器11根据PID调节模型的输出控制第二驱动装置13驱动所述跟踪滑块15移动进而带动位于所述跟踪滑块15上的图像采集传感器17和所述线性位移传感器16移动，并在跟踪过程中将所述图像采集传感器17的采集的焊缝坡口实时图像作为反馈与所述目标调节值进行对比，从而达到对焊缝跟踪的效果。

进一步地，从上述步骤S14-步骤S16的描述中可以看出，本实施例中在进行车体跟踪的同时，还通过控制跟踪滑块15进行相应的偏移来跟踪焊缝的中点坐标的变化，进而提高车体跟踪过程中的可靠性，同时保证跟踪轨迹的直线度。

进一步地，根据实际需求，为了确保在车体跟踪过程中各传感器采集到的数据的可靠性，如图5所示，本实施例在执行上述步骤S11-步骤S16之前，所述车体跟踪方法还可包括下述步骤S17-步骤S18。

步骤S17，接收图像采集传感器17采集并发送的焊缝坡口图像；

步骤S18，根据所述焊缝坡口图像判断当前数据可信度是否大于第三预设值，若大于所述第三预设值，则判定可进入车体跟踪过程，并执行上述步骤S11-步骤S16，若不大于所述第三预设值，则判定当前焊接环境下个传感器采集的数据可靠性差，因此不进入车体跟踪过程。

详细地，所述当前数据可信度表示当前检测环境下输出值准确性的百分比，此值会随检测到的焊缝质量改变，如当所述焊缝坡口图像中的焊缝坡口形状不明显或者存在弧光干扰情况时，该可信度的值较小。所述第三预设值的大小可根据实际需求进行灵活设定，例如，所述可信度可以为但不限于50％。

进一步地，实际实施时，在车体跟踪过程中，还可判断预设时长内接收到的车体跟踪角的变动幅度是否小于第四预设值，若小于，则说明在本次车体14对焊缝的跟踪过程中，跟踪效果较好，那么可对所述车体姿态角以及对应的跟踪策略进行保存，以用于在下次进行下次相同类型的车体跟踪时，直接调用以保存的跟踪策略进行车体跟踪。

综上所述，本发明实施例提供一种车体跟踪方法和爬行焊接机器人10，其中，本发明基于多传感器融合技术，实时检测跟踪过程中焊缝坡口信息，并通过线性位移传感器16检测到的焊缝中点相对于目标中点的偏移量实时调整车体14的跟踪轨迹，实现对所述车体跟踪的精确性、高效性。同时，本发明还通过姿态传感器18获取的车体姿态角能够有效保证车体跟踪角度的准确性，防止车体跟踪出现超调后的轨迹振荡，提高车体跟踪轨迹的直线度，减少焊枪焊接过程中的焊接精度。

在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车体跟踪方法，通过爬行焊接机器人上的跟踪控制器执行，其特征在于，所述爬行焊接机器人还包括车体、第一驱动装置、姿态传感器和线性位移传感器；所述车体跟踪方法包括：

所述跟踪控制器接收跟踪过程中所述姿态传感器采集并发送的车体姿态角，以及所述线性位移传感器采集到的焊缝的中点位置信息；

所述跟踪控制器将所述中点位置信息作为PID调节模型的输入以计算所述焊缝的焊缝走向角；

所述跟踪控制器将所述车体姿态角与所述焊缝走向角进行比对，根据比对结果控制所述第一驱动装置驱动所述车体进行跟踪角度的调整以实现所述爬行焊接机器人对所述焊缝的跟踪。

2.根据权利要求1所述的车体跟踪方法，其特征在于，所述焊缝走向角θ的计算步骤包括θ＝(Max/N)×y，其中，Max为预设的最大焊缝走向角，N为正常数，y为与经PID调节模型计算出的所述线性位移传感器采集到的中心位置信息对应的数字量，-N≤y≤N。

3.根据权利要求1所述的车体跟踪方法，其特征在于，所述车体姿态角包括俯仰角和滚转角，所述将所述车体姿态角与所述焊缝走向角进行比对，控制所述第一驱动装置驱动所述车体进行跟踪角度的调整的步骤，包括：

当所述滚转角大于第一预设值或小于第二预设值时，将所述焊缝走向角与所述俯仰角进行比对，若所述焊缝走向角大于所述俯仰角，则控制所述第一驱动装置驱动所述车体按照第一行进规则运行以进行跟踪角度的调整；或者

当所述俯仰角大于第一预设值或小于第二预设值时，将所述焊缝走向角与所述滚转角进行比对，若所述焊缝走向角大于所述滚转角，则控制所述第一驱动装置驱动所述车体按照第二行进规则运行以进行跟踪角度的调整。

4.根据权利要求3所述的车体跟踪方法，其特征在于，所述第一预设值包括45度，第二预设值包括-45度。

5.根据权利要求1所述的车体跟踪方法，其特征在于，所述爬行焊接机器还包括第二驱动装置、跟踪滑块和图像采集传感器，所述图像采集传感器和所述线性位移传感器安装于所述跟踪滑块；在执行接收跟踪过程中所述姿态传感器采集并发送的车体姿态角的步骤之前，所述车体跟踪方法包括：

接收跟踪过程中所述图像采集传感器采集的焊缝坡口实时图像，并基于该焊缝坡口实时图像计算得到所述焊缝的当前中点坐标值；

将所述当前中点坐标值中的横向坐标值与目标调节值进行比对，若所述横向坐标值和所述目标调节值存在偏差，则计算所述横向坐标值和所述目标调节值之间的偏差量；

根据所述偏差量控制所述第二驱动装置驱动所述跟踪滑块移动进行位置调整，以使得在跟踪过程中实现所述图像采集传感器和所述线性位移传感器对焊缝中点位置的跟踪。

6.根据权利要求5所述的车体跟踪方法，其特征在于，所述目标调节值通过以下步骤得到：

在车体跟踪开始时，控制所述图像采集传感器采集当前时刻下的焊缝坡口图像，并基于该焊缝坡口图像计算所述焊缝的中点坐标值，将所述中点坐标值中的横坐标作为所述目标调节值。

7.根据权利要求1所述的车体跟踪方法，其特征在于，在跟踪过程开始前，所述车体跟踪方法还包括：

接收图像采集传感器采集并发送的焊缝坡口图像；

根据所述焊缝坡口图像判断当前数据可信度是否大于第三预设值，若大于所述第三预设值，则判定可进入车体跟踪过程，并执行上述接收跟踪过程中所述姿态传感器采集并发送的车体姿态角，以及所述线性位移传感器采集到的焊缝的中点位置信息的过程。

8.根据权利要求1所述的车体跟踪方法，其特征在于，所述方法还包括：

在车体跟踪过程中，判断预设时长内接收到的车体跟踪角的变动幅度是否小于第四预设值，若小于，则对所述车体跟踪角以及对应的跟踪策略进行保存。

9.一种爬行焊接机器人，其特征在于，用于实现焊接过程中的车体跟踪，所述爬行焊接机器人包括跟踪控制器、第一驱动装置、第二驱动装置、车体、跟踪滑块、姿态传感器、线性位移传感器和图像采集传感器；

所述跟踪控制器与所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述姿态传感器、线性位移传感器和图像采集传感器分别连接，所述车体与所述第一驱动装置连接，所述姿态传感器设置于所述车体，所述跟踪滑块与所述第二驱动装置连接，且所述线性位移传感器和所述图像采集传感器安装于所述跟踪滑块；

其中，所述跟踪控制器用于接收跟踪过程中所述姿态传感器采集并发送的车体姿态角，以及所述线性位移传感器采集到的焊缝的中点位置信息；将所述中点位置信息作为PID调节模型的输入以计算所述焊缝的焊缝走向角；所述跟踪控制器还用于将所述车体姿态角与所述焊缝走向角进行比对，根据比对结果控制所述第一驱动装置驱动所述车体进行跟踪角度的调整以实现所述爬行焊接机器人对所述焊缝的跟踪。

10.根据权利要求9所述的爬行焊接机器人，其特征在于，所述图像采集传感器包括CCD传感器、CMOS传感器、结构光传感器中的一种。

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