本發(fā)明涉及機(jī)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(jī)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(jī)械手進(jìn)行自動(dòng)化作業(yè)成為必然趨勢。機(jī)械手搬運(yùn)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(qiáng)度，可以避免一些人身傷害事故和職業(yè)病產(chǎn)生，對(duì)業(yè)務(wù)宣傳也有積極作用。通過對(duì)傳統(tǒng)人工搬運(yùn)鑄件的智能化改造，讓工業(yè)機(jī)器人在合適的時(shí)間、工位，采用合適的動(dòng)作模式，實(shí)現(xiàn)合適的功能，當(dāng)理想的鑄件位置確定好了之后，機(jī)器人將嚴(yán)格按照程序操作，使工藝達(dá)到極高的可重復(fù)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(jī)器人搬運(yùn)能力最大可達(dá)到100kg，臂展達(dá)到3.5m，一舉克服了勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)采集各個(gè)環(huán)節(jié)的信息，并反饋給電腦，實(shí)現(xiàn)與erp等管理軟件的無縫對(duì)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(shí)時(shí)監(jiān)測工作環(huán)境和機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

3、例如公告號(hào)為：cn103144117b的發(fā)明專利公告的高溫智能機(jī)械手、控制系統(tǒng)及控制方法，包括：機(jī)架、伺服電機(jī)、伺服缸、鉸鏈座、傳動(dòng)桿、刮桿和立架，機(jī)架上鉸接三個(gè)伺服電機(jī)，兩個(gè)水平設(shè)置，另一個(gè)鉸接在兩個(gè)水平伺服電機(jī)連線的垂直中分線下方，三個(gè)伺服電機(jī)分別連接一個(gè)伺服缸，三個(gè)伺服缸的伸縮端球鉸接在鉸鏈座上，傳動(dòng)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(dòng)桿與立架的接觸點(diǎn)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(hào)為：cn116533254b的發(fā)明專利公告的一種車間機(jī)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(duì)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(dòng)速度可調(diào)節(jié)；機(jī)械手單元，其包括作業(yè)機(jī)械手與輔助機(jī)械手，轉(zhuǎn)運(yùn)單元，其包括轉(zhuǎn)運(yùn)傳送帶、存貨擋板、出貨擋板以及存放平臺(tái)，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(shí)長內(nèi)產(chǎn)品傳送帶上傳送的產(chǎn)品的數(shù)量計(jì)算產(chǎn)品的實(shí)時(shí)傳送速度；中控單元，其與傳送單元、機(jī)械手單元、轉(zhuǎn)運(yùn)單元以及檢測單元分別相連。

5、但本技術(shù)在實(shí)現(xiàn)本技術(shù)實(shí)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(fù)雜環(huán)境下，機(jī)械手的靈活性受到進(jìn)一步限制造成機(jī)械手出現(xiàn)抖動(dòng)或沖擊等現(xiàn)象，導(dǎo)致重載取料機(jī)械手在鍛壓車間高溫作業(yè)時(shí)平穩(wěn)性低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例通過提供鍛壓車間高溫作業(yè)的重載取料機(jī)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(jī)械手在鍛壓車間高溫作業(yè)時(shí)平穩(wěn)性低的問題，實(shí)現(xiàn)了重載取料機(jī)械手在鍛壓車間高溫作業(yè)時(shí)平穩(wěn)性的提高。

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

3、進(jìn)一步的，所述機(jī)械手材料變化數(shù)據(jù)通過預(yù)設(shè)第一監(jiān)測設(shè)備獲??；所述預(yù)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(jī)械手材料變化數(shù)據(jù)包括機(jī)械手長度、溫度變化量和機(jī)械手施加力，所述機(jī)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(jī)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(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫中獲取的線膨脹系數(shù)、預(yù)設(shè)變化量閾值、預(yù)設(shè)剛度閾值、預(yù)設(shè)第一平穩(wěn)性權(quán)重和預(yù)設(shè)第二平穩(wěn)性權(quán)重。

4、進(jìn)一步的，所述機(jī)械手受力數(shù)據(jù)通過預(yù)設(shè)第二監(jiān)測設(shè)備獲??；所述預(yù)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(jì)；所述機(jī)械手受力數(shù)據(jù)包括機(jī)械手法向力和機(jī)械手速度，所述機(jī)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(jī)械手的受力情況；所述參考受力數(shù)據(jù)包括從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫中獲取的摩擦系數(shù)、阻尼系數(shù)、預(yù)設(shè)摩擦力閾值和預(yù)設(shè)阻尼力閾值。

5、進(jìn)一步的，所述機(jī)械手能量損失數(shù)據(jù)通過預(yù)設(shè)第三監(jiān)測設(shè)備獲??；所述預(yù)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(jī)械手能量損失數(shù)據(jù)包括機(jī)械手第一移動(dòng)距離、機(jī)械手第二移動(dòng)距離、機(jī)械手法向力和機(jī)械手速度，所述機(jī)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(jī)械手的能量損失情況；所述機(jī)械手第一移動(dòng)距離表示在重載取料機(jī)械手高溫作業(yè)的預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)重載取料機(jī)械手受到摩擦力而移動(dòng)的距離；所述機(jī)械手第二移動(dòng)距離表示在重載取料機(jī)械手高溫作業(yè)的預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)重載取料機(jī)械手受到阻尼力而移動(dòng)的距離；所述參考能量損失數(shù)據(jù)包括從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫中獲取的預(yù)設(shè)摩擦能量損失閾值和預(yù)設(shè)阻尼能量損失閾值。

6、進(jìn)一步的，所述通過獲取的機(jī)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(píng)估值的具體過程如下：通過預(yù)設(shè)變化量閾值、機(jī)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(jī)械手材料的膨脹的偏差情況；通過預(yù)設(shè)剛度閾值、機(jī)械手施加力、機(jī)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(jī)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(yù)設(shè)第一平穩(wěn)性權(quán)重和預(yù)設(shè)第二平穩(wěn)性權(quán)重進(jìn)行乘積運(yùn)算和加法運(yùn)算獲取材料變化平穩(wěn)性評(píng)估值；所述材料變化平穩(wěn)性評(píng)估值的限制表達(dá)式如下：

7、；

8、；

9、；

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

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

12、進(jìn)一步的，所述通過獲取的機(jī)械手能量損失數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評(píng)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(píng)估值的具體過程如下：將摩擦系數(shù)、機(jī)械手法向力和機(jī)械手第一移動(dòng)距離進(jìn)行乘積運(yùn)算獲取初始摩擦能量損失值，；將初始摩擦能量損失值和預(yù)設(shè)摩擦能量損失閾值進(jìn)行加法運(yùn)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(yù)設(shè)摩擦能量損失閾值進(jìn)行比值運(yùn)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(jī)械手摩擦能量損失的偏差情況；將阻尼系數(shù)、機(jī)械手速度和機(jī)械手第二移動(dòng)距離進(jìn)行運(yùn)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(jī)械手阻尼能量損失情況；將初始阻尼能量損失值和預(yù)設(shè)阻尼能量損失閾值進(jìn)行加法運(yùn)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(yù)設(shè)阻尼能量損失閾值進(jìn)行比值運(yùn)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(jī)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(píng)估值進(jìn)行運(yùn)算獲取能量損失平穩(wěn)性評(píng)估值。

13、進(jìn)一步的，所述基于受力變化平穩(wěn)性評(píng)估值判斷是否進(jìn)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(píng)估值是否不低于預(yù)設(shè)受力閾值，當(dāng)受力變化平穩(wěn)性評(píng)估值不低于預(yù)設(shè)受力閾值時(shí)不進(jìn)行受力控制調(diào)整，反之執(zhí)行jk2；jk2，發(fā)送提示給預(yù)設(shè)人員在重載取料機(jī)械手的接觸面涂覆涂層，當(dāng)監(jiān)測的受力變化平穩(wěn)性評(píng)估值不低于預(yù)設(shè)受力閾值時(shí)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(píng)估值依然低于預(yù)設(shè)受力閾值時(shí)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(jī)械手的阻尼和摩擦；jk3，發(fā)送提示給預(yù)設(shè)人員在重載取料機(jī)械手上增加散熱裝置類型，當(dāng)監(jiān)測的受力變化平穩(wěn)性評(píng)估值不低于預(yù)設(shè)受力閾值時(shí)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(píng)估值依然低于預(yù)設(shè)受力閾值時(shí)則反饋給預(yù)設(shè)人員停止高溫作業(yè)，所述散熱裝置包括散熱風(fēng)扇和散熱片。

14、進(jìn)一步的，所述基于能量損失平穩(wěn)性評(píng)估值判斷是否進(jìn)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(píng)估值是否不低于預(yù)設(shè)能量損失閾值，當(dāng)能量損失平穩(wěn)性評(píng)估值不低于預(yù)設(shè)能量損失閾值時(shí)不進(jìn)行能量損失控制調(diào)整，反之執(zhí)行jm2；jm2，以預(yù)設(shè)倍數(shù)增大重載取料機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度，當(dāng)監(jiān)測的能量損失平穩(wěn)性評(píng)估值不低于預(yù)設(shè)能量損失閾值時(shí)停止調(diào)整，以預(yù)設(shè)倍數(shù)增大重載取料機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度后監(jiān)測的能量損失平穩(wěn)性評(píng)估值依然低于預(yù)設(shè)能量損失閾值時(shí)執(zhí)行jm3，所述重載取料機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度不超過預(yù)設(shè)速度最大值；jm3，發(fā)送提示給預(yù)設(shè)人員在重載取料機(jī)械手的關(guān)節(jié)處增加阻礙元件，當(dāng)監(jiān)測的能量損失平穩(wěn)性評(píng)估值不低于預(yù)設(shè)能量損失閾值時(shí)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(píng)估值依然低于預(yù)設(shè)能量損失閾值時(shí)反饋給預(yù)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(shí)施例提供了鍛壓車間高溫作業(yè)的重載取料機(jī)械手的智能控制方法，包括以下步驟：s1，通過獲取的機(jī)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(píng)估值，所述材料變化平穩(wěn)性評(píng)估值用于評(píng)估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機(jī)械手材料變化時(shí)重載取料機(jī)械手的平穩(wěn)性情況；s2，通過獲取的機(jī)械手受力數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評(píng)估值以及參考受力數(shù)據(jù)得到受力變化平穩(wěn)性評(píng)估值，基于受力變化平穩(wěn)性評(píng)估值判斷是否進(jìn)行受力控制調(diào)整，所述受力變化平穩(wěn)性評(píng)估值用于評(píng)估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機(jī)械手受力變化時(shí)重載取料機(jī)械手的平穩(wěn)性情況；s3，通過獲取的機(jī)械手能量損失數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評(píng)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(píng)估值，基于能量損失平穩(wěn)性評(píng)估值判斷是否進(jìn)行能量損失控制調(diào)整，所述能量損失平穩(wěn)性評(píng)估值用于評(píng)估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機(jī)械手能量損失時(shí)重載取料機(jī)械手的平穩(wěn)性情況。

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

17、1、通過結(jié)合獲取的機(jī)械手受力數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評(píng)估值、參考受力數(shù)據(jù)得到受力變化平穩(wěn)性評(píng)估值并判斷是否進(jìn)行受力控制調(diào)整，然后結(jié)合機(jī)械手能量損失數(shù)據(jù)、材料變化平穩(wěn)性評(píng)估值、參考能量損失數(shù)據(jù)得到能量損失平穩(wěn)性評(píng)估值并判斷是否進(jìn)行能量損失控制調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)了重載取料機(jī)械手平穩(wěn)性的動(dòng)態(tài)評(píng)估，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了重載取料機(jī)械手在鍛壓車間高溫作業(yè)時(shí)平穩(wěn)性的提高，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)致重載取料機(jī)械手在鍛壓車間高溫作業(yè)時(shí)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(yù)設(shè)第一平穩(wěn)性權(quán)重和預(yù)設(shè)第二平穩(wěn)性權(quán)重進(jìn)行乘積運(yùn)算和加法運(yùn)算獲取材料變化平穩(wěn)性評(píng)估值，從而實(shí)現(xiàn)了評(píng)估重載取料機(jī)械手相關(guān)平穩(wěn)性數(shù)據(jù)獲取實(shí)時(shí)性的提高，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了評(píng)估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機(jī)械手材料變化時(shí)重載取料機(jī)械手的平穩(wěn)性情況準(zhǔn)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(píng)估值進(jìn)行運(yùn)算獲取受力變化平穩(wěn)性評(píng)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(píng)估值進(jìn)行運(yùn)算獲取能量損失平穩(wěn)性評(píng)估值，從而實(shí)現(xiàn)了評(píng)估在鍛壓車間高溫環(huán)境下重載取料機(jī)械手受力變化和能量損失時(shí)重載取料機(jī)械手的平穩(wěn)性情況準(zhǔn)確性的提高，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了評(píng)估重載取料機(jī)械手平穩(wěn)性時(shí)準(zhǔn)確性的提高。