2023年第5期热加工www.mw1950.com72焊接与切割Welding&Cutting基于遥控操作机器人视觉传感系统的人机交互设计马明豪，吴闯，刘金平，王象元，潘国伟核工业工程研究设计有限公司北京101300摘要：遥控操作焊接技术作为一种替代人工修复管道焊接的良好方案，具有无可比拟的技术和人工优势。通过设计视觉传感系统优化控制策略和焊枪姿态，实时监控焊接过程，获得焊缝坡口特征信息并及时修正焊接过程，实现更好的遥控质量。关键词：视觉系统；人机交互；模糊评价1序言遥控操作焊接技术可以有效改善焊接环境，发挥机械臂可达性、稳定性好等方面的优势[1，2]。虽然遥控操作焊接技术开展较早，但是由于焊接过程较为复杂，涉及设备多且相互耦合，因此目前为止实际应用并不多[3]。尽管具有以上困难，但由于遥控操作焊接是人机交互焊接的重要一环，且理想的遥控操作焊接可以很好地改善工作环境，提升焊接质量，因此具有很大的发展前景[4]。近几年，人工智能（即AI）技术发展迅速。一方面，机器智能系统可在一定程度上模拟人类大脑的部分思维活动；另一方面，用人造的机器智能系统来完全模拟人脑的思维活动在目前的技术发展条件下是不可能的，即便在可见的将来也是十分困难的。为此，采用人工辅助机决策技术可解决许多机器无法自主完成的任务。视觉传感和遥控焊接过程的监控是实现遥控焊接的重要手段[5]。因此，本文通过遥控操作机器人视觉系统，以及辅助条件下设计焊接遥控操作的控制策略与焊枪姿态优化方式，并且通过实时监控焊接过程，获得焊缝坡口特征信息，便于决策并实时改变焊枪姿态，以实现更好的遥控焊接质量。2遥控操作焊接机器人的视觉系统遥控操作焊接机器人的视觉系统包括宏观视觉系统、双目视觉系统、激光雷达定位系统和虚拟现实系统。1）宏观视觉主要用于返修环境的全局观察，包括整个环境的布局、设备的相对位置，并且负责对返修作业过程进行实时的宏观监测。VR立体视觉通过VR眼镜将现场局部位置的复杂真实环境反馈给操作者，使其能够根据环境变化及时做出正确的调整。本文采用配有INSTA360影石Pro2的全景相机（见图1），能够实现宏观视觉与立体视觉的双重功能。图1INSTA360影石Pro22）双目视觉与专用法兰连接，放置在工具架上，通过快换接头能够与机器人自动连接，如图2所示。其作用主要是测量待返修管道的位置姿态、确定缺陷的位置。相机选用大恒MER-2000-5GC-P，具有清晰度高、噪声低、设计小巧，以及安装、使用方便等特点。3）激光雷达是一...
