本發(fā)明涉及機械手智能控制，尤其涉及鍛壓車間高溫作業(yè)的重載取料機械手的智能控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在鍛壓車間中，由于工作環(huán)境惡劣，存在高溫、重載等條件，傳統(tǒng)的人工操作不僅效率低下，還存在較大的安全隱患。因此，采用智能機械手進行自動化作業(yè)成為必然趨勢。機械手搬運應(yīng)用于鑄造行業(yè)可大大提高鑄件的生產(chǎn)效率及品質(zhì)穩(wěn)定性，可以有效降低工人的勞功強度，可以避免一些人身傷害事故和職業(yè)病產(chǎn)生，對業(yè)務(wù)宣傳也有積極作用。通過對傳統(tǒng)人工搬運鑄件的智能化改造，讓工業(yè)機器人在合適的時間、工位，采用合適的動作模式，實現(xiàn)合適的功能，當理想的鑄件位置確定好了之后，機器人將嚴格按照程序操作，使工藝達到極高的可重復性，保證了型殼質(zhì)量的穩(wěn)定與生產(chǎn)節(jié)拍的可控性；機器人搬運能力最大可達到100kg，臂展達到3.5m，一舉克服了勞動強度大的人工操作存在的所有難題，將力量與精度完美結(jié)合，大幅提升生產(chǎn)效率。而且能自動采集各個環(huán)節(jié)的信息，并反饋給電腦，實現(xiàn)與erp等管理軟件的無縫對接。

2、現(xiàn)有的系統(tǒng)主要通過集成溫度傳感器、位置傳感器等，實時監(jiān)測工作環(huán)境和機械手的運動狀態(tài)。

3、例如公告號為：cn103144117b的發(fā)明專利公告的高溫智能機械手、控制系統(tǒng)及控制方法，包括：機架、伺服電機、伺服缸、鉸鏈座、傳動桿、刮桿和立架，機架上鉸接三個伺服電機，兩個水平設(shè)置，另一個鉸接在兩個水平伺服電機連線的垂直中分線下方，三個伺服電機分別連接一個伺服缸，三個伺服缸的伸縮端球鉸接在鉸鏈座上，傳動桿一端與鉸鏈座固連，另一端穿過立架與刮桿中部鉸接，傳動桿與立架的接觸點球鉸接，刮桿下端與立架球鉸接，上端設(shè)置刮刀。

4、例如公告號為：cn116533254b的發(fā)明專利公告的一種車間機械手協(xié)同控制系統(tǒng)，包括：傳送單元，其包括設(shè)置在車間流水線上的產(chǎn)品傳送帶，用以對車間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品從一端傳送至另一端，產(chǎn)品傳送帶的驅(qū)動速度可調(diào)節(jié)；機械手單元，其包括作業(yè)機械手與輔助機械手，轉(zhuǎn)運單元，其包括轉(zhuǎn)運傳送帶、存貨擋板、出貨擋板以及存放平臺，檢測單元，其設(shè)置在產(chǎn)品傳送帶的一側(cè)，用以檢測產(chǎn)品傳送帶上傳送的產(chǎn)品的數(shù)量，并根據(jù)單位時長內(nèi)產(chǎn)品傳送帶上傳送的產(chǎn)品的數(shù)量計算產(chǎn)品的實時傳送速度；中控單元，其與傳送單元、機械手單元、轉(zhuǎn)運單元以及檢測單元分別相連。

5、但本技術(shù)在實現(xiàn)本技術(shù)實施例中發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：

6、現(xiàn)有技術(shù)中，在高溫、重載等復雜環(huán)境下，機械手的靈活性受到進一步限制造成機械手出現(xiàn)抖動或沖擊等現(xiàn)象，導致重載取料機械手在鍛壓車間高溫作業(yè)時平穩(wěn)性低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例通過提供鍛壓車間高溫作業(yè)的重載取料機械手的智能控制系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中重載取料機械手在鍛壓車間高溫作業(yè)時平穩(wěn)性低的問題，實現(xiàn)了重載取料機械手在鍛壓車間高溫作業(yè)時平穩(wěn)性的提高。

2、本技術(shù)實施例提供了鍛壓車間高溫作業(yè)的重載取料機械手的智能控制系統(tǒng)，包括材料變化平穩(wěn)性評估模塊、受力變化平穩(wěn)性評估模塊和能量損失平穩(wěn)性評估模塊：其中，所述材料變化平穩(wěn)性評估模塊用于通過獲取的機械手材料變化數(shù)據(jù)和參考材料變化數(shù)據(jù)得到材料變化平穩(wěn)性評估值，所述材料變化平穩(wěn)性評估值用于評估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手材料變化時重載取料機械手的平穩(wěn)性情況；所述受力變化平穩(wěn)性評估模塊用于通過獲取的機械手受力數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評估值以及參考受力數(shù)據(jù)得到受力變化平穩(wěn)性評估值，基于受力變化平穩(wěn)性評估值判斷是否進行受力控制調(diào)整，所述受力變化平穩(wěn)性評估值用于評估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手受力變化時重載取料機械手的平穩(wěn)性情況；所述能量損失平穩(wěn)性評估模塊用于通過獲取的機械手能量損失數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評估值以及參考能量損失數(shù)據(jù)得到能量損失平穩(wěn)性評估值，基于能量損失平穩(wěn)性評估值判斷是否進行能量損失控制調(diào)整，所述能量損失平穩(wěn)性評估值用于評估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手能量損失時重載取料機械手的平穩(wěn)性情況。

3、進一步的，所述機械手材料變化數(shù)據(jù)通過預設(shè)第一監(jiān)測設(shè)備獲取；所述預設(shè)第一監(jiān)測設(shè)備包括激光測距儀、溫度傳感器和壓力傳感器；所述機械手材料變化數(shù)據(jù)包括機械手長度、溫度變化量和機械手施加力，所述機械手材料變化數(shù)據(jù)用于描述在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手材料的膨脹情況和剛度變化情況；所述參考材料變化數(shù)據(jù)包括從預設(shè)數(shù)據(jù)庫中獲取的線膨脹系數(shù)、預設(shè)變化量閾值、預設(shè)剛度閾值、預設(shè)第一平穩(wěn)性權(quán)重和預設(shè)第二平穩(wěn)性權(quán)重。

4、進一步的，所述機械手受力數(shù)據(jù)通過預設(shè)第二監(jiān)測設(shè)備獲取；所述預設(shè)第二監(jiān)測設(shè)備包括速度傳感器和數(shù)顯推拉力計；所述機械手受力數(shù)據(jù)包括機械手法向力和機械手速度，所述機械手受力數(shù)據(jù)用于描述在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手的受力情況；所述參考受力數(shù)據(jù)包括從預設(shè)數(shù)據(jù)庫中獲取的摩擦系數(shù)、阻尼系數(shù)、預設(shè)摩擦力閾值和預設(shè)阻尼力閾值。

5、進一步的，所述機械手能量損失數(shù)據(jù)通過預設(shè)第三監(jiān)測設(shè)備獲取；所述預設(shè)第三監(jiān)測設(shè)備包括位移傳感器和速度傳感器；所述機械手能量損失數(shù)據(jù)包括機械手第一移動距離、機械手第二移動距離、機械手法向力和機械手速度，所述機械手能量損失數(shù)據(jù)用于描述在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手的能量損失情況；所述機械手第一移動距離表示在重載取料機械手高溫作業(yè)的預設(shè)時間段內(nèi)重載取料機械手受到摩擦力而移動的距離；所述機械手第二移動距離表示在重載取料機械手高溫作業(yè)的預設(shè)時間段內(nèi)重載取料機械手受到阻尼力而移動的距離；所述參考能量損失數(shù)據(jù)包括從預設(shè)數(shù)據(jù)庫中獲取的預設(shè)摩擦能量損失閾值和預設(shè)阻尼能量損失閾值。

6、進一步的，所述通過獲取的機械手材料變化數(shù)據(jù)和參考材料變化數(shù)據(jù)得到材料變化平穩(wěn)性評估值的具體過程如下：通過預設(shè)變化量閾值、機械手長度、溫度變化量和線膨脹系數(shù)獲取熱膨脹偏差值，所述熱膨脹偏差值用于反映在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手材料的膨脹的偏差情況；通過預設(shè)剛度閾值、機械手施加力、機械手長度、溫度變化量和線膨脹系數(shù)獲取剛度偏差值，所述剛度偏差值用于反映在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手材料的剛度變化的偏差情況；將熱膨脹偏差值、剛度偏差值、預設(shè)第一平穩(wěn)性權(quán)重和預設(shè)第二平穩(wěn)性權(quán)重進行乘積運算和加法運算獲取材料變化平穩(wěn)性評估值；所述材料變化平穩(wěn)性評估值的限制表達式如下：

7、；

8、；

9、；

10、式中，表示在第k個預設(shè)時間段內(nèi)重載取料機械手的材料變化平穩(wěn)性評估值，，k表示預設(shè)時間段的編號，h表示預設(shè)時間段的總數(shù)量，表示在第k個預設(shè)時間段內(nèi)重載取料機械手的熱膨脹偏差值，表示在第k個預設(shè)時間段內(nèi)重載取料機械手的剛度偏差值，表示在第k個預設(shè)時間段內(nèi)重載取料機械手的機械手長度，表示在第k個預設(shè)時間段內(nèi)重載取料機械手的溫度變化量，表示在第k個預設(shè)時間段內(nèi)重載取料機械手的機械手施加力，表示線膨脹系數(shù)，表示預設(shè)變化量閾值，表示預設(shè)剛度閾值，表示預設(shè)第一平穩(wěn)性權(quán)重，表示預設(shè)第二平穩(wěn)性權(quán)重，e表示自然常數(shù)。

11、進一步的，所述通過獲取的機械手受力數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評估值以及參考受力數(shù)據(jù)得到受力變化平穩(wěn)性評估值的具體過程如下：將摩擦系數(shù)和機械手法向力進行乘積運算獲取初始摩擦值；將初始摩擦值和預設(shè)摩擦力閾值進行加法運算獲取初始摩擦偏差值；將初始摩擦偏差值和預設(shè)摩擦力閾值進行比值運算獲取摩擦偏差值，所述摩擦偏差值通過初始摩擦偏差值和預設(shè)摩擦力閾值進行除法運算的結(jié)果表示；將阻尼系數(shù)和機械手在預設(shè)時間段的平均速度進行乘積運算獲取初始阻尼值，所述初始阻尼值通過阻尼系數(shù)和機械手速度進行求和運算和乘積運算的結(jié)果表示；將初始阻尼值和預設(shè)阻尼力閾值進行加法運算獲取初始阻尼偏差值；將初始阻尼偏差值和預設(shè)阻尼力閾值進行比值運算獲取阻尼偏差值，所述阻尼偏差值通過初始阻尼偏差值和預設(shè)阻尼力閾值進行除法運算的結(jié)果表示；將摩擦偏差值、阻尼偏差值和材料變化平穩(wěn)性評估值進行運算獲取受力變化平穩(wěn)性評估值。

12、進一步的，所述通過獲取的機械手能量損失數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評估值以及參考能量損失數(shù)據(jù)得到能量損失平穩(wěn)性評估值的具體過程如下：將摩擦系數(shù)、機械手法向力和機械手第一移動距離進行乘積運算獲取初始摩擦能量損失值，；將初始摩擦能量損失值和預設(shè)摩擦能量損失閾值進行加法運算獲取初始摩擦能量損失偏差值；將初始摩擦能量損失偏差值和預設(shè)摩擦能量損失閾值進行比值運算獲取摩擦能量損失偏差值，所述摩擦能量損失偏差值用于反映在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手摩擦能量損失的偏差情況；將阻尼系數(shù)、機械手速度和機械手第二移動距離進行運算獲取初始阻尼能量損失值，所述初始阻尼能量損失值用于反映在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手阻尼能量損失情況；將初始阻尼能量損失值和預設(shè)阻尼能量損失閾值進行加法運算獲取初始阻尼能量損失偏差值；將初始阻尼能量損失偏差值和預設(shè)阻尼能量損失閾值進行比值運算獲取阻尼能量損失偏差值，所述阻尼能量損失偏差值用于反映在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手阻尼能量損失的偏差情況；將摩擦能量損失偏差值、阻尼能量損失偏差值和材料變化平穩(wěn)性評估值進行運算獲取能量損失平穩(wěn)性評估值。

13、進一步的，所述基于受力變化平穩(wěn)性評估值判斷是否進行受力控制調(diào)整的具體過程如下：jk1，判斷受力變化平穩(wěn)性評估值是否不低于預設(shè)受力閾值，當受力變化平穩(wěn)性評估值不低于預設(shè)受力閾值時不進行受力控制調(diào)整，反之執(zhí)行jk2；jk2，發(fā)送提示給預設(shè)人員在重載取料機械手的接觸面涂覆涂層，當監(jiān)測的受力變化平穩(wěn)性評估值不低于預設(shè)受力閾值時停止調(diào)整，在涂覆涂層后監(jiān)測到的受力變化平穩(wěn)性評估值依然低于預設(shè)受力閾值時執(zhí)行jk3，所述涂層包括聚四氟乙烯和二硫化鉬，所述涂覆涂層用于降低重載取料機械手的阻尼和摩擦；jk3，發(fā)送提示給預設(shè)人員在重載取料機械手上增加散熱裝置類型，當監(jiān)測的受力變化平穩(wěn)性評估值不低于預設(shè)受力閾值時停止調(diào)整增加散熱裝置類型后監(jiān)測到的受力變化平穩(wěn)性評估值依然低于預設(shè)受力閾值時則反饋給預設(shè)人員停止高溫作業(yè)，所述散熱裝置包括散熱風扇和散熱片。

14、進一步的，所述基于能量損失平穩(wěn)性評估值判斷是否進行能量損失控制調(diào)整的具體過程如下：jm1，判斷能量損失平穩(wěn)性評估值是否不低于預設(shè)能量損失閾值，當能量損失平穩(wěn)性評估值不低于預設(shè)能量損失閾值時不進行能量損失控制調(diào)整，反之執(zhí)行jm2；jm2，以預設(shè)倍數(shù)增大重載取料機械手的運動速度，當監(jiān)測的能量損失平穩(wěn)性評估值不低于預設(shè)能量損失閾值時停止調(diào)整，以預設(shè)倍數(shù)增大重載取料機械手的運動速度后監(jiān)測的能量損失平穩(wěn)性評估值依然低于預設(shè)能量損失閾值時執(zhí)行jm3，所述重載取料機械手的運動速度不超過預設(shè)速度最大值；jm3，發(fā)送提示給預設(shè)人員在重載取料機械手的關(guān)節(jié)處增加阻礙元件，當監(jiān)測的能量損失平穩(wěn)性評估值不低于預設(shè)能量損失閾值時停止調(diào)整，增加阻礙元件后監(jiān)測的能量損失平穩(wěn)性評估值依然低于預設(shè)能量損失閾值時反饋給預設(shè)人員停止高溫作業(yè)，所述阻礙元件包括摩擦片和阻尼元件。

15、本技術(shù)實施例提供了鍛壓車間高溫作業(yè)的重載取料機械手的智能控制方法，包括以下步驟：s1，通過獲取的機械手材料變化數(shù)據(jù)和參考材料變化數(shù)據(jù)得到材料變化平穩(wěn)性評估值，所述材料變化平穩(wěn)性評估值用于評估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手材料變化時重載取料機械手的平穩(wěn)性情況；s2，通過獲取的機械手受力數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評估值以及參考受力數(shù)據(jù)得到受力變化平穩(wěn)性評估值，基于受力變化平穩(wěn)性評估值判斷是否進行受力控制調(diào)整，所述受力變化平穩(wěn)性評估值用于評估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手受力變化時重載取料機械手的平穩(wěn)性情況；s3，通過獲取的機械手能量損失數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評估值以及參考能量損失數(shù)據(jù)得到能量損失平穩(wěn)性評估值，基于能量損失平穩(wěn)性評估值判斷是否進行能量損失控制調(diào)整，所述能量損失平穩(wěn)性評估值用于評估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手能量損失時重載取料機械手的平穩(wěn)性情況。

16、本技術(shù)實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

17、1、通過結(jié)合獲取的機械手受力數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評估值、參考受力數(shù)據(jù)得到受力變化平穩(wěn)性評估值并判斷是否進行受力控制調(diào)整，然后結(jié)合機械手能量損失數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評估值、參考能量損失數(shù)據(jù)得到能量損失平穩(wěn)性評估值并判斷是否進行能量損失控制調(diào)整，從而實現(xiàn)了重載取料機械手平穩(wěn)性的動態(tài)評估，進而實現(xiàn)了重載取料機械手在鍛壓車間高溫作業(yè)時平穩(wěn)性的提高，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中導致重載取料機械手在鍛壓車間高溫作業(yè)時平穩(wěn)性低的問題。

18、2、通過將獲取的熱膨脹偏差值、剛度偏差值、預設(shè)第一平穩(wěn)性權(quán)重和預設(shè)第二平穩(wěn)性權(quán)重進行乘積運算和加法運算獲取材料變化平穩(wěn)性評估值，從而實現(xiàn)了評估重載取料機械手相關(guān)平穩(wěn)性數(shù)據(jù)獲取實時性的提高，進而實現(xiàn)了評估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手材料變化時重載取料機械手的平穩(wěn)性情況準確性的提高。

19、3、通過將摩擦偏差值、阻尼偏差值和材料變化平穩(wěn)性評估值進行運算獲取受力變化平穩(wěn)性評估值，再將摩擦能量損失偏差值、阻尼能量損失偏差值和材料變化平穩(wěn)性評估值進行運算獲取能量損失平穩(wěn)性評估值，從而實現(xiàn)了評估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機械手受力變化和能量損失時重載取料機械手的平穩(wěn)性情況準確性的提高，進而實現(xiàn)了評估重載取料機械手平穩(wěn)性時準確性的提高。