本發(fā)明涉及智能機器人，尤其一種基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法及系統(tǒng)和平臺。

背景技術：

1、伺服電機pid參數(shù)的控制對于工業(yè)機器人的作業(yè)精度和穩(wěn)定性十分重要。隨著研究的深入，越來越多的智能數(shù)學模型或者算法比如bp神經(jīng)網(wǎng)絡模型、粒子群算法、遺傳算法等被引入經(jīng)典的pid控制中，得到更加智能化的pid控制器。

2、然而，基于智能數(shù)學模型或者算法的pid自整定控制方法存在辨識時間長、辨識精度低等缺點，這使得智能數(shù)學模型或者算法的pid自整定控制方法在實際上的使用受到了很大限制。另一方面，由于工業(yè)機器人具有很強的耦合性，各關節(jié)之間摩擦力的變化以及末端負載的變化等都會對工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)造成不小的擾動，造成控制精度不足，以至于工業(yè)機器人的伺服電機系統(tǒng)不能在很短的時間內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)。因而，亟待開發(fā)一種工業(yè)機器人的控制方法以改善控制精度。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法及系統(tǒng)和平臺，通過混合麻雀算法快速確定最佳pid參數(shù)，減少人工調(diào)整pid參數(shù)的時間，提升工業(yè)機器人的控制性能和控制精度，同時對于工業(yè)機器人在運動中產(chǎn)生的抖動有很好的抑制作用，有效提升了伺服電機的穩(wěn)定性，保證工業(yè)機器人在復雜環(huán)境中工作的穩(wěn)定性和安全性。

2、本發(fā)明采用的技術方案是：

3、一種基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法，包括以下步驟：

4、步驟s1，基于工業(yè)機器人的當前位置和工作需求設定所述工業(yè)機器人的動作模式a；

5、步驟s2，對所述動作模式a按照動作步驟進行拆解，得到若干個連續(xù)的分解動作；分析由前一所述分解動作到下一所述分解動作時，所述工業(yè)機器人上驅(qū)動相應關節(jié)運動的伺服電機的轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度，并將所述旋轉(zhuǎn)角度換算為旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；當前所述分解動作、當前所述分解動作對應的全部所述伺服電機以及每個所述伺服電機對應的所述旋轉(zhuǎn)角度和所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)構(gòu)成當前所述分解動作對應的運動數(shù)據(jù)；集合全部所述分解動作對應的所述運動數(shù)據(jù)形成所述動作模式a對應的運動數(shù)據(jù)集；

6、步驟s3，逐一將所述運動數(shù)據(jù)集中的所述運動數(shù)據(jù)導入構(gòu)建的混合麻雀算法數(shù)學模型中進行運算分析，得到由前一所述分解動作到下一所述分解動作時所述工業(yè)機器人上驅(qū)動相應關節(jié)運動的所述伺服電機對應的控制器的最佳pid參數(shù)；集合全部所述分解動作對應的所述最佳pid參數(shù)形成所述動作模式a對應的最佳pid參數(shù)集；

7、步驟s4，基于所述最佳pid參數(shù)集由所述控制器控制相應的所述伺服電機工作，實現(xiàn)對所述工業(yè)機器人在所述動作模式a下的動作控制。

8、進一步地，還包括：

9、步驟s5，當所述工業(yè)機器人基于當前位置和/或工作需求的調(diào)整從所述動作模式a切換到動作模式b時，參照所述步驟s2至所述步驟s4重新執(zhí)行。

10、進一步地，所述步驟s3中由所述混合麻雀算法數(shù)學模型運算分析得到所述最佳pid參數(shù)的具體流程為：先預設一組pid初始參數(shù)，然后基于所述pid初始參數(shù)利用遺傳算法進行全局搜索，判斷出所述最佳pid參數(shù)的參考范圍，最后利用麻雀搜索算法在所述參考范圍中進行局部搜索，尋到所述最佳pid參數(shù)。

11、進一步地，所述步驟s4中所述控制器基于所述最佳pid參數(shù)集實現(xiàn)對應的所述伺服電機進行控制的具體過程包括：采集所述工業(yè)機器人上驅(qū)動相應關節(jié)運動的所述伺服電機的三相電流，然后采用場定向控制算法并帶入對應的所述最佳pid參數(shù)對所述三相電流運算得到最佳控制電流，最后由所述控制器以所述最佳控制電流驅(qū)動相應所述伺服電機工作。

12、基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)，以實施前述的基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法，包括：

13、設定模塊，所述設定模塊用于基于工業(yè)機器人的當前位置和工作需求設定所述工業(yè)機器人的動作模式a；

14、拆解分析模塊，所述拆解分析模塊用于對所述動作模式a按照動作步驟進行拆解，得到若干個連續(xù)的分解動作；分析由前一所述分解動作到下一所述分解動作時，所述工業(yè)機器人上驅(qū)動相應關節(jié)運動的伺服電機的轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度，并將所述旋轉(zhuǎn)角度換算為旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；當前所述分解動作、當前所述分解動作對應的全部所述伺服電機以及每個所述伺服電機對應的所述旋轉(zhuǎn)角度和所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)構(gòu)成當前所述分解動作對應的運動數(shù)據(jù)；集合全部所述分解動作對應的所述運動數(shù)據(jù)形成所述動作模式a對應的運動數(shù)據(jù)集；

15、運算分析模塊，所述運算分析模塊逐一將所述運動數(shù)據(jù)集中的所述運動數(shù)據(jù)導入構(gòu)建的混合麻雀算法數(shù)學模型中進行運算分析，得到由前一所述分解動作到下一所述分解動作時所述工業(yè)機器人上驅(qū)動相應關節(jié)運動的所述伺服電機對應的控制器的最佳pid參數(shù)；集合全部所述分解動作對應的所述最佳pid參數(shù)形成所述動作模式a對應的最佳pid參數(shù)集；

16、執(zhí)行控制模塊，所述執(zhí)行控制模塊用于基于所述最佳pid參數(shù)集由所述控制器控制相應的所述伺服電機工作，實現(xiàn)對所述工業(yè)機器人在所述動作模式a下的動作控制。

17、進一步地，還包括：

18、重置模塊，所述重置模塊用于當所述工業(yè)機器人基于當前位置和/或工作需求的調(diào)整從所述動作模式a切換到動作模式b時，對所述拆解分析模塊、所述運算分析模塊和所述執(zhí)行控制模塊進行重置，然后參照對所述工業(yè)機器人在所述動作模式a下的控制方法重新實施在所述動作模式b下的控制。

19、基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還一種基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制平臺，包括通訊模塊、arm處理器、fpga處理器、fmc總線和存儲模塊；其中，所述arm處理器和所述fpga處理器之間通過所述fmc總線連接，所述通訊模塊以及所述存儲模塊與所述arm處理器連接；所述arm處理器和所述fpga處理器上通過運行預設程序，執(zhí)行前述的基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法。

20、進一步地，所述通訊模塊為串口通訊模塊、rs485通訊模塊或以太網(wǎng)通訊模塊。

21、進一步地，所述存儲模塊為sdram存儲器、eeprom存儲器或flash存儲器。

22、本發(fā)明的有益效果是：

23、本發(fā)明提供了一種基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法及系統(tǒng)和平臺，通過混合麻雀算法快速確定最佳pid參數(shù)，減少人工調(diào)整pid參數(shù)的時間，提升工業(yè)機器人的控制性能和控制精度，同時對于工業(yè)機器人在運動中產(chǎn)生的抖動有很好的抑制作用，有效提升了伺服電機的穩(wěn)定性，保證工業(yè)機器人在復雜環(huán)境中工作的穩(wěn)定性和安全性。

技術特征：

1.一種基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法，其特征在于，所述步驟s3中由所述混合麻雀算法數(shù)學模型運算分析得到所述最佳pid參數(shù)的具體流程為：先預設一組pid初始參數(shù)，然后基于所述pid初始參數(shù)利用遺傳算法進行全局搜索，判斷出所述最佳pid參數(shù)的參考范圍，最后利用麻雀搜索算法在所述參考范圍中進行局部搜索，尋到所述最佳pid參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法，其特征在于，所述步驟s4中所述控制器基于所述最佳pid參數(shù)集實現(xiàn)對應的所述伺服電機進行控制的具體過程包括：采集所述工業(yè)機器人上驅(qū)動相應關節(jié)運動的所述伺服電機的三相電流，然后采用場定向控制算法并帶入對應的所述最佳pid參數(shù)對所述三相電流運算得到最佳控制電流，最后由所述控制器以所述最佳控制電流驅(qū)動相應所述伺服電機工作。

5.一種基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)，以實施如權(quán)利要求1~4中任意一項所述的基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

7.一種基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制平臺，其特征在于，包括通訊模塊、arm處理器、fpga處理器、fmc總線和存儲模塊；其中，所述arm處理器和所述fpga處理器之間通過所述fmc總線連接，所述通訊模塊以及所述存儲模塊與所述arm處理器連接；所述arm處理器和所述fpga處理器上通過運行預設程序，執(zhí)行如權(quán)利要求1~4所述的基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制平臺，其特征在于，所述通訊模塊為串口通訊模塊、rs485通訊模塊或以太網(wǎng)通訊模塊。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制平臺，其特征在于，所述存儲模塊為sdram存儲器、eeprom存儲器或flash存儲器。

技術總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于混合麻雀算法的工業(yè)機器人的控制方法及系統(tǒng)和平臺，屬于智能機器人技術領域。該工業(yè)機器人的控制方法包括以下步驟：設定工業(yè)機器人的動作模式A；對動作模式A按照動作步驟進行拆解分析得到運動數(shù)據(jù)；采用混合麻雀算法數(shù)學模型對運動數(shù)據(jù)進行運算分析得到最佳PID參數(shù)；基于最佳PID參數(shù)進行工業(yè)機器人控制。該系統(tǒng)和平臺用于實施前述的工業(yè)機器人的控制方法。本發(fā)明通過混合麻雀算法快速確定最佳PID參數(shù)，減少人工調(diào)整PID參數(shù)的時間，提升工業(yè)機器人的控制性能和控制精度，同時對于工業(yè)機器人在運動中產(chǎn)生的抖動有很好的抑制作用，有效提升了伺服電機的穩(wěn)定性，保證工業(yè)機器人在復雜環(huán)境中工作的穩(wěn)定性和安全性。

技術研發(fā)人員：傅強,鄧宏盛,楊戴蔚,劉翔,張衡鏡,張蒙,劉雪垠,林華,王鵬翔,馮庭平,李軍民
受保護的技術使用者：四川省機械研究設計院（集團）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9