CN110154031B - 一种多工业机器人协同焊接控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种多工业机器人协同焊接船体小组立的控制方法，基于一台移动式工业机器人和多台焊接机械臂的结构设计，结合船体小组立工件的特点和工艺需求，提出移动式工业机器人与多机械臂协同运动控制方法，运用组件化的思想，通过实时监测离线程序中的控制信号，比对机械臂控制逻辑数据库，匹配出信号包含的信息，并将信息发送至对应的控制器，完成指定动作。该方法通过不同的控制信号控制PLC逻辑程序的不同流转，最终实现移动式工业机器人与工业机械臂、多工业机械臂之间时序同步或异步协同运动，大大提高了焊接效率和焊接智能化水平，解放了劳动力，改善了工人的劳动环境。

Description

一种多工业机器人协同焊接控制方法

技术领域

本发明属于多机器人协同控制领域，具体地说,涉及一种移动式工业机器人与多机械臂协同焊接控制方法。

背景技术

在现代工业生产中，焊接工艺是重要的组成部分，尤其在船舶建造工程中，焊接工艺更是具有举足轻重，不可或缺的地位。由于船体的特殊结构决定了焊接工艺在船体建造中的广泛使用，就生产角度而言，提高焊接工艺的质量和效率会对船舶工程建造产生重要影响。

目前，焊接工艺在船舶建造业的应用面临着自动化程度低、焊接质量不稳定、生产效率低、制造柔性差等问题，同时，手工焊接对工人的技术要求高，在焊接中也会对工人的身体产生严重的不可逆伤害。针对这一问题，大力提高船体焊接工艺自动化水平成为一种趋势，通过引进焊接机械臂，对船体小组立实施全自动焊接，可显著提高船舶的建造效率、降低船舶建造成本、提高船舶建造质量。

然而，在船舶小组立焊接工艺中，工件尺寸跨度大，形状复杂多样，工艺质量要求高，工件无批量，装配精度差，焊接热变形严重，无法用专用夹具进行定位等一系列特点为船体小组立自动化焊接带来了新的挑战。在其他行业中大规模应用的多工业机器人生产线由于只能完成一定区域内的工件的点焊作业，每个机器人基座固定，只能负责一个工位，无法实现对尺寸跨度大的工件连续焊接，因而无法在船体小组立中应用。同时，由于船体小组立形状较为复杂，各种底板、立板、筋板、肋板等交错，为多机器人多工位连续焊接控制带来很大的难度，移动式工业机器人与多机械臂之间的协同运动控制，多机械臂之间的协同运动控制等问题需要得到很好的解决。

发明专利CN105195864A公开了一种用于双焊缝弧焊焊接的双机器人工作站，该工作站是一种双缝双弧焊焊接系统，该系统控制层面配置双机器人，实行两个机器人同步控制，通过添加外部轴实现工件夹持翻转机与机器人同步运动，解决了手工焊接对称焊缝盒段构件中的不规则焊缝存在的焊接质量稳定性差，焊接变形大、零件加工周期长等问题。但是该专利设计只有两个焊接工业机器人，只能够焊接固定的两个工位，没有移动式工业机器人，能够焊接的工件尺寸要求比较小，而且该工作站只能够焊接对称的构件，对待焊工件形状要求比较高，这些特点决定了该双机器人工作站无法应用于船体小组立自动化焊接中。

发明专利CN106502095A公开了一种多工业机器人的协同控制方法，该方法设计了一种通用控制站，通过工业以太网将多个工业机器人控制器集成在一个工业网络中，应用组态的思想开发出逻辑组态程序，在通用控制站中将该逻辑组态程序编译为运动控制程序，通过工业以太网发送至各个工业机器人的原控制器，由原控制器驱动自己附带的工业机器人各关节执行相应动作。但是，该多工业机器人协同控制方法只是在原有机器人控制结构基础上加上了通用控制站，而该通用控制站实质上是一个上位编程计算机，用于生成下位控制器的运动程序，没有提及多工业机器人之间如何信息交换、协同控制，还是没有很好地解决多工业机器人协同控制难度大，协同效果不理想等问题，同时，由于在船舶小组立焊接领域，待焊工件存在尺寸跨度大，工件形状复杂等问题，通常完成一个工件的焊接需要单个机器人完成上百个甚至上千个动作，如果基于该发明的在线组件化编程，则在编程阶段将会耗费大量的人力和时间，这对于船体焊接来说显然是不适用的。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了避免现有技术存在的不足，本发明提出了一种多工业机器人协同焊接控制方法。基于一台移动式工业机器人和多台焊接工业机械臂结合的结构设计，结合船体小组立工件的特点和工艺需求，充分利用移动机器人能够大范围移动的特点和工业机械臂能够在小范围内灵活移动的特点，在控制层面上，提出一种多工业机器人协同焊接控制方法，可实现控制移动式工业机器人同时带动多台工业机械臂在三维空间内大范围移动，同时控制工业机械臂对平台上的复杂工件进行焊接，大大提高了焊接效率和焊接智能化水平，解放了劳动力，改善了工人的劳动环境。

本发明的技术方案是：一种多工业机器人协同焊接控制方法，具体步骤如下：

步骤1：在工业控制计算机中运行有数控系统软件，可以实现G代码的译码运行、PLC(可编程逻辑控制器)运行和伺服电机运动控制，同时在工业控制计算机(IPC)系统中建立多机械臂控制逻辑数据库，数据库中包含G代码的每个M指令所代表的指令类型、对应控制的机械臂、对应的机械臂动作程序号和PLC下一步的逻辑流转号。

步骤2：在每个机械臂控制器中建立机械臂动作程序库，程序库内每个程序对应机械臂的一个动作，其中包括机器人位姿变换和控制焊接设备开关焊动作。

步骤3：采用DELMIA离线编程软件生成离线G代码程序，程序中包含移动式工业机器人运动指令和M指令信号，通过工厂网络或者存储介质导入工业控制计算机中；

步骤4：由步骤3生成的离线G代码程序在工业控制计算机的数控系统中运行，工业控制计算机的数控系统解析G代码程序中的运动指令，控制移动式工业机器人的多个伺服电机旋转，带动滑枕末端的工业机械臂在整个行程范围三维空间内插补联动；

步骤5：在步骤4执行的同时，工业控制计算机里运行的PLC会实时监测G代码程序中的M指令信号的触发情况，一旦监测到某个M指令信号被G代码译码模块触发，PLC程序会在步骤1建立的多机械臂控制逻辑数据库中检索该M指令；

步骤6：根据步骤5得到的该M指令信号的匹配结果，确定需要控制的机械臂对象、机械臂需要完成的动作以及对应的程序号、PLC后续的逻辑流转号；

步骤7：根据步骤6得到的匹配结果，工控机的PLC根据逻辑流转号进入对应的处理逻辑程序，同时，PLC会将包含被控机械臂动作信息的程序号通过工业现场总线传送至对应的机械臂的控制器中；

步骤8：一直处于外部自动模式等待程序号输入的机械臂的控制器接收到程序号后，会自动在步骤2建立的机械臂动作程序库中匹配该程序号对应的程序文件，并执行它，完成指定动作，其中包括机器人位姿变换和控制焊接设备开关焊动作。执行结束后，机械臂控制器会向工业控制计算机发送程序运行结束信号，并重新进入外部自动等待程序号模式；

步骤9：工业控制计算机接收到机械臂控制器发送来的程序执行结束信号后，会触发PLC复位该M指令的处理逻辑，工业控制计算机的数控系统会继续执行后续的G代码程序，重复步骤5-步骤9，最终实现工业控制计算机异步控制移动式工业机器人与多工业机械臂协同完成位姿变换或控制焊接设备开关焊动作，配合焊缝跟踪视觉系统以及定位视觉系统，即可实现多工业机器人全自动协同焊接船体小组立工件。

步骤10：若步骤6的匹配结果要求多个工业机械臂与移动式工业机器人在同一时间有两个或两个以上执行动作，则当步骤8中机械臂的控制器处于外部自动模式执行程序时，步骤4-步骤8仍在同时运行，最终实现工业控制计算机同步控制移动式工业机器人与多工业机械臂有两个或两个以上协同运动完成位姿变换或控制焊接设备开关焊动作，配合焊缝跟踪视觉系统以及定位视觉系统，即可实现多工业机器人全自动协同焊接船体小组立工件。

发明效果

本发明的技术效果在于：本发明提出一种移动式工业机器人与多机械臂协同焊接船体小组立的控制方法，通过引入多个焊接机械臂，大大提高了焊接效率，引入了龙门结构的移动式工业机器人可实现带动末端焊枪在大范围内移动焊接，避免了市面上传统焊接机械臂难以实现机器人臂展范围之外的焊接作业的问题，可以实现多个焊接机械臂在龙门可达范围内对于焊接平台上复杂形状工件的焊接。长时间的生产证明了该方法能够极大地提高船体小组立焊接生产效率和焊接的智能化水平，解放工人劳动强度，改善了工人的劳动环境。本方法基于一台移动式工业机器人和多台焊接机械臂的结构设计，运用组件化的思想，通过实时监测离线程序中的控制信号，比对机械臂控制逻辑数据库，匹配出信号包含的信息，并将信息发送至对应的机械臂控制器，控制机械臂完成指定动作。通过离线程序中不同的控制指令控制PLC(可编程逻辑控制器)逻辑程序的流转，最终实现移动式工业机器人与工业机械臂、多工业机械臂之间时序同步或异步协同动作完成位姿变换或控制焊接设备开关焊动作，配合焊缝跟踪视觉系统以及定位视觉系统，即可实现多工业机器人全自动协同焊接船体小组立工件。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为智能焊接设备总体结构示意图。

图2为多工业机器人协同控制方法流程图。

图3为多工业机器人协同控制方法控制架构示意图。

图中:1—机械臂控制柜2—移动式工业机器人X向导轨3—移动式工业机器人Y向横梁4—移动式工业机器人Z向滑鞍滑枕5—焊接机械臂6—焊缝跟踪视觉设备7—焊接设备8—待焊工件9—焊接工作台10—工业控制计算机11—移动式工业机器人龙门架

具体实施方式

参见图1—图3，本发明所采用的硬件设备包括机械臂控制器、移动式工业机器人X向导轨、移动式工业机器人Y向横梁、移动式工业机器人Z向滑枕滑鞍、焊接机械臂、焊缝跟踪视觉设备、焊接设备、待焊工件、焊接工作台、工业控制计算机、移动式工业机器人龙门架。其中，整个设备的世界坐标系的原点位于所有伺服电机回到绝对零点后，最靠近工控柜的机械臂回到自身HOME姿态后，该机械臂工具坐标系的原点位置，世界坐标系的X向是沿着移动式工业机器人底座的导轨方向，世界坐标系的Y向是沿着移动式工业机器人横梁的方向，世界坐标系的Z向是沿着移动式工业机器人滑鞍导轨的方向。移动式工业机器人的底座与龙门架采用齿轮齿条副连接，通过控制伺服电机旋转带动整个龙门架在X向移动，移动式工业机器人龙门架上的横梁安装有齿条，通过伺服电机驱动齿轮在齿条上移动，实现带动工业机械臂在Y向移动，移动式工业机器人Z向滑鞍里采用滚珠丝杠副，把伺服电机的旋转运动变换为滑枕的Z向上下运动，滑枕下端通过机械臂底座与机械臂固连，最终实现通过伺服电机驱动移动式工业机器人带动多个机械臂在X\Y\Z方向上大范围移动。而工业机械臂除了被移动式工业机器人在整个工作空间内大范围移动之外，自身也可以自由的在自己的工作空间内灵活移动，工业机械臂的法兰盘位置固连有焊缝跟踪视觉设备，可实现焊缝跟踪视觉数据采集，同时安装有焊接设备，可在控制信号下完成船体小组立的焊接作业。

由于移动式工业机器人与多焊接机械臂结构和控制对象的差异性，控制移动式工业机器人只需控制龙门多组伺服电机联动插补即可，而每个焊接机械臂都有自己的控制器，需要执行相应的程序才能够完成对应的动作，每个控制器之间没有任何的信息交互，而要实现移动式工业机器人带动多个焊接机械臂协同焊接，就要开发多工业机器人协同控制方法。具体步骤如下：

步骤1：在工业控制计算机中运行有数控系统软件，可以实现G代码的译码运行、PLC(可编程逻辑控制器)运行和伺服电机运动控制，同时在工业控制计算机(IPC)系统中建立多机械臂控制逻辑ACCESS数据库，数据库中包含G代码的每个M指令所代表的指令类型、对应控制的机械臂、对应的机械臂动作程序号和PLC下一步的逻辑流转号。其中指令类型确定该M指令触发后G代码的译码模块是直接继续运行还是等待PLC逻辑复位该M指令后，译码模块在继续运行，这两种情况分别对应移动式工业机器人与多机械臂同步协同运动和异步协同运动；机械臂动作程序号对应步骤2里机械臂动作程序库中的程序号；PLC下一步的逻辑流转号可控制PLC按照给定的流转号实现逻辑流转，同步协同运动时，移动式工业机器人与多机械臂在同一时间有两个或两个以上在运动，PLC逻辑无需有等待复位程序，异步协同运动时，移动式工业机器人与多机械臂在同一时间只有一个在运动，不同的运动对象需要不同的时序控制，这就需要不同的PLC逻辑不断流转；

步骤2：在每个机械臂控制器中建立机械臂动作程序库，程序库内每个程序对应机械臂的一个动作，其中包括机器人位姿变换和控制焊接设备开关焊动作。在机械臂处于外部自动模式下时，工业控制计算机(IPC)发给机械臂控制器程序号，控制器收到程序号后会自动在动作程序库中查找该程序号对应的程序并运行它，最终实现机械臂的动作，这是购买的机械臂控制器的基本功能；

步骤3：采用DELMIA离线编程软件生成离线G代码程序，程序中包含移动式工业机器人运动指令和M指令信号，通过工厂网络或者存储介质导入工业控制计算机中；

步骤4：由步骤3生成的离线G代码程序中的运动指令经过数控系统译码后，数控系统控制移动式工业机器人的多个伺服电机旋转，带动滑枕末端的工业机械臂在整个行程范围三维空间内插补联动；

步骤5：在步骤4执行的同时，工业控制计算机里运行的PLC会实时监测G代码程序中的M指令信号的触发情况，一旦监测到某个M指令信号被G代码译码模块触发，PLC程序会在步骤1建立的多机械臂控制逻辑ACCESS数据库中检索该M指令；

步骤6：根据步骤5得到的该M指令信号的匹配结果，确定需要控制的机械臂对象、机械臂需要完成的动作以及对应的程序号、PLC后续的逻辑流转号；

步骤7：根据步骤6得到的匹配结果，工业控制计算机的PLC根据逻辑流转号进入对应的处理逻辑程序，同时，PLC会将包含被控机械臂动作信息的程序号通过工业现场总线传送至对应的机械臂的控制器中；

步骤8：一直处于外部自动模式等待程序号输入的机械臂的控制器接收到程序号后，会自动在步骤2建立的机械臂动作程序库中匹配该程序号对应的程序文件，并执行它，完成指定动作，其中包括机器人位姿变换和控制焊接设备开关焊动作。执行结束后，机械臂控制器会向工业控制计算机发送程序运行结束信号，并重新进入外部自动等待程序号模式；

步骤9：工业控制计算机接收到机械臂控制器发送来的程序执行结束信号后，会触发PLC复位该M指令的处理逻辑，工业控制计算机的数控系统会继续执行后续的G代码程序，重复步骤5-步骤9，最终实现工业控制计算机异步控制移动式工业机器人与多工业机械臂协同完成位姿变换或控制焊接设备开关焊动作，配合焊缝跟踪视觉系统以及定位视觉系统，即可实现多工业机器人全自动协同焊接船体小组立工件。

步骤10：若步骤6的匹配结果要求多个工业机械臂与移动式工业机器人在同一时间有两个或两个以上执行动作，则当步骤8中机械臂的控制器处于外部自动模式执行程序时，步骤4-步骤8仍在同时运行，最终实现工业控制计算机同步控制移动式工业机器人与多工业机械臂有两个或两个以上协同运动完成位姿变换或控制焊接设备开关焊动作，配合焊缝跟踪视觉系统以及定位视觉系统，即可实现多工业机器人全自动协同焊接船体小组立工件。

参阅图1，协同焊接方法所采用的硬件设备包括机械臂控制器1、移动式工业机器人X向导轨2、移动式工业机器人Y向横梁3、移动式工业机器人Z向滑枕滑鞍4、焊接机械臂5、焊缝跟踪视觉设备6、焊接设备7、待焊工件8、焊接工作台9、工业控制计算机10、移动式工业机器人龙门架11。其中，移动式工业机器人为非标设备，所用的零部件为外购或者自己加工，焊接机械臂5选用四台KUKA的KR16焊接机械臂加KRC4机械臂控制器1，焊接设备7选用四套肯倍的KempArc焊机加四套TBI的RM2机器人焊枪，焊缝跟踪视觉设备6选用四套唐山英莱的IL-UIN的激光焊缝跟踪器。移动式工业机器人的底座2与龙门架11采用齿轮齿条副连接，通过控制伺服电机旋转带动整个龙门架11在X向移动，移动式工业机器人龙门架11上面的横梁3安装有齿条，通过伺服电机驱动齿轮在齿条上移动，实现带动工业机械臂5在Y向移动，移动式工业机器人Z向滑鞍4里采用滚珠丝杠副，把伺服电机的旋转运动变换为滑枕的Z向上下运动，滑枕下端通过机械臂底座与机械臂5固连，最终实现通过伺服电机驱动移动式工业机器人带动多个机械臂5在X\Y\Z方向上大范围移动。而工业机械臂5除了被移动式工业机器人在整个工作空间内大范围移动之外，自身也可以自由的在自己的工作空间内灵活移动，工业机械臂的法兰盘位置固连有焊缝跟踪视觉设备6和焊接设备7。

参阅图2，本发明的工作流程：

步骤1：在工业控制计算机中安装Twincat数控系统软件，同时在工业控制计算机系统中建立多机械臂控制逻辑ACCESS数据库，该数据库中包含G代码的每个M指令所代表的指令类型、对应控制的机械臂、对应的机械臂动作程序号和PLC下一步的逻辑流转号。例如M10表示无需PLC复位的信号指令，对应1号机械臂摆出焊接姿态的动作，对应1号机械臂控制器中动作程序库的11号程序，以及PLC无需等待1号机械臂控制器的复位信号和无需复位G代码的运行状态，对应的PLC逻辑流转号为21；又如M20表示需要PLC复位的信号指令，对应1号机械臂和2号机械臂同时摆出焊接姿态和控制焊接设备开焊的动作，对应1号、2号机械臂控制器中动作程序库的12号程序，以及对应PLC需等待1号、2号机械臂控制器的复位信号，然后复位G代码的逻辑，对应的PLC逻辑流转号为22；

步骤2：在每个机械臂控制器中建立机械臂动作程序库，程序库内每个程序都有一个对应的程序号供数控系统的PLC程序调用，完成机械臂的一个动作，其中包括机器人位姿变换和控制焊接设备开关焊动作。在步骤1中提到的1号机械臂控制器动作程序库的11号程序对应程序号为11，主要控制完成1号机械臂摆出焊接姿态的动作，在步骤1中提到的1号、2号机械臂控制器中动作程序库的12号程序，主要控制完成1号机械臂和2号机械臂同时摆出焊接姿态和控制焊接设备开焊。在机械臂控制器运行在外部自动状态时，数控系统的PLC给控制器发个程序号，控制器就会根据该程序号完成指定动作或者控制焊接设备开关焊。

步骤3：在DELMIA离线编程软件中导入待焊工件的三维模型，生成离线G代码程序，程序中包含移动式工业机器人三维运动指令和M指令信号，通过工厂网络或者存储介质导入工业控制计算机中；

步骤4：由步骤3生成的离线G代码程序中的运动指令经过数控系统译码后，数控系统控制移动式工业机器人的多个伺服电机旋转，带动滑枕末端的工业机械臂在整个行程范围三维空间内插补联动；

步骤5：

(1)同步控制移动式工业机器人与工业机械臂协同焊接

第1步：在步骤4执行的同时，工业控制计算机里运行的PLC会实时监测G代码程序中的M指令信号的触发情况，当G代码程序运行到M10处时，数控系统的译码模块会通知PLCM10指令被触发了，由于M10表示无需PLC复位的信号指令，G代码译码模块此时不会停止，会继续执行移动式工业机器人三维运动指令，控制移动式工业机器人在三维空间内插补运动；

第2步：PLC程序知道M10指令被触发后，会立即检索多机械臂控制逻辑ACCESS数据库，匹配出需要向1号机械臂控制器发送11号程序，控制1号机械臂摆出焊接姿态的动作，PLC逻辑流转号为21的结果。

第3步：PLC根据逻辑流转号21进入PLC无需等待1号机械臂控制器的复位信号和无需复位G代码的处理逻辑程序，同时，PLC将程序号11传送至1号机械臂控制器；

第4步：一直处于外部自动模式等待程序号输入的1号机械臂控制器接收到程序号11后，会自动的在机械臂动作程序库中匹配程序号11对应的程序文件，并执行它，完成1号机械臂摆出焊接姿态的动作。

第5步：由于第2步、第3步在2秒内即可完成，当M10信号指令触发后，移动式工业机器人与1号工业机械臂同时运动，而后续的M信号指令可以继续触发，这样就可实现移动式工业机器人与多个工业机械臂同时运动，配合焊缝跟踪视觉系统以及定位视觉系统，最终实现同步控制协同焊接的功能；

(2)异步控制移动式工业机器人与工业机械臂协同焊接

第1步：在步骤4执行的同时，工业控制计算机里运行的PLC会实时监测G代码程序中的M指令信号的触发情况，当G代码程序运行到M20处时，数控系统的译码模块会通知PLCM20指令被触发了，由于M20表示需要PLC复位的信号指令，G代码译码模块此时会停止，等到PLC复位信号后才会继续执行移动式工业机器人三维运动指令，此时，移动式工业机器人在三维空间内运动停止；

第2步：PLC程序知道M20指令被触发后，会立即检索多机械臂控制逻辑ACCESS数据库，匹配出需要向1号、2号机械臂控制器发送12号程序，控制1号、2号机械臂同时摆出焊接姿态和1号2号机械臂焊接设备开焊的动作，PLC逻辑流转号为22的结果；

第3步：PLC根据逻辑流转号22进入PLC需等待1号、2号机械臂控制器的复位信号，然后复位G代码的逻辑程序，同时，PLC将程序号12分别传送至1号、2号机械臂控制器中；

第4步：一直处于外部自动模式等待程序号输入的1号、2号机械臂控制器接收到程序号12后，会自动的在各自的机械臂动作程序库中匹配程序号12对应的程序文件，并执行它，完成1号、2号机械臂同时摆出焊接姿态和1号、2号机械臂焊接设备开焊的动作，配合焊缝跟踪视觉系统以及定位视觉系统，实现1号、2号机械臂同步控制协同焊接的功能；

第5步：当1号、2号机械臂控制器执行完成12号程序文件后，会向PLC发送程序运行结束信号，并重新进入外部自动等待程序号模式；

第6步：当PLC接收到1号、2号机械臂控制器发送来的程序执行结束信号后，会触发PLC复位M20指令的处理逻辑程序，数控系统会继续执行后续的G代码程序，控制移动式工业机器人在三维空间内插补运动，继而重复第1步—第5步，最终实现移动式工业机器人与多工业机械臂交替运动。当多工业机械臂运动时，可以只有一个机械臂运动，也可以四个机械臂同时运动，配合焊缝跟踪视觉系统以及定位视觉系统，可实现异步控制移动式工业机器人与多工业机械臂协同完成全自动焊接船体小组立工作。

参阅图3，多工业机器人协同控制方法控制架构示意图：

离线编程计算机处于控制架构最上层，通过离线编程生成理想焊接路径程序，下来是整个控制系统的核心工业控制计算机，以及运行人机界面的控制面板，主要负责系统设备的状态显示和人机交互作业；在工业控制计算机中开发出了移动式工业机器人与多工业机械臂协同运动控制方法，在工业控制计算机执行离线程序，控制移动式工业机器人在三维空间内运动时，该方法通过PLC实时监测离线程序中的控制信号，通过匹配机械臂控制逻辑数据库确定信号具体含义，向目标机械臂控制器发送程序号，机械臂控制器根据该程序号调用对应的程序并执行，完成指定动作。通过不同的控制信号控制PLC逻辑程序的不同流转，实现移动式工业机器人与工业机械臂、多工业机械臂之间时序同步或异步协同运动。

Claims (1)

1.一种多工业机器人协同焊接控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在工业控制计算机中运行有数控系统软件，可以实现G代码的译码运行、PLC(可编程逻辑控制器)运行和伺服电机运动控制，同时在工业控制计算机(IPC)系统中建立多机械臂控制逻辑数据库，数据库中包含G代码的每个M指令所代表的指令类型、对应控制的机械臂、对应的机械臂动作程序号和PLC下一步的逻辑流转号；

步骤2：在每个机械臂控制器中建立机械臂动作程序库，程序库内每个程序对应机械臂的一个动作，其中包括机器人位姿变换和控制焊接设备开关焊动作；

步骤3：采用DELMIA离线编程软件生成离线G代码程序，程序中包含移动式工业机器人运动指令和M指令信号，通过工厂网络或者存储介质导入工业控制计算机中；

步骤4：由步骤3生成的离线G代码程序在工业控制计算机的数控系统中运行，工业控制计算机的数控系统解析G代码程序中的运动指令，控制移动式工业机器人的多个伺服电机旋转，带动滑枕末端的工业机械臂在整个行程范围三维空间内插补联动；

步骤5：在步骤4执行的同时，工业控制计算机里运行的PLC会实时监测G代码程序中的M指令信号的触发情况，一旦监测到某个M指令信号被G代码译码模块触发，PLC程序会在步骤1建立的多机械臂控制逻辑数据库中检索该M指令；

步骤6：根据步骤5得到的该M指令信号的匹配结果，确定需要控制的机械臂对象、机械臂需要完成的动作以及对应的程序号、PLC后续的逻辑流转号；

步骤7：根据步骤6得到的匹配结果，工控机的PLC根据逻辑流转号进入对应的处理逻辑程序，同时，PLC会将包含被控机械臂动作信息的程序号通过工业现场总线传送至对应的机械臂的控制器中；

步骤8：一直处于外部自动等待程序号模式输入的机械臂的控制器接收到程序号后，会自动在步骤2建立的机械臂动作程序库中匹配该程序号对应的程序文件，并执行它，完成指定动作，其中包括机器人位姿变换和控制焊接设备开关焊动作；执行结束后，机械臂控制器会向工业控制计算机发送程序运行结束信号，并重新进入外部自动等待程序号模式；

步骤9：工业控制计算机接收到机械臂控制器发送来的程序执行结束信号后，会触发PLC复位该M指令的处理逻辑，工业控制计算机的数控系统会继续执行后续的G代码程序，重复步骤5-步骤9，最终实现工业控制计算机异步控制移动式工业机器人与多工业机械臂协同完成位姿变换或控制焊接设备开关焊动作，配合焊缝跟踪视觉系统以及定位视觉系统，即可实现多工业机器人全自动协同焊接船体小组立工件；

步骤10：若步骤6的匹配结果要求多个工业机械臂与移动式工业机器人在同一时间有两个或两个以上执行动作，则当步骤8中机械臂的控制器处于外部自动模式执行程序时，步骤4-步骤8仍在同时运行，最终实现工业控制计算机同步控制移动式工业机器人与多工业机械臂有两个或两个以上协同运动完成位姿变换或控制焊接设备开关焊动作，配合焊缝跟踪视觉系统以及定位视觉系统，即可实现多工业机器人全自动协同焊接船体小组立工件。

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