CN115592675B - 一种基于移动式饮品制备机械臂的控制系统 - Google Patents
一种基于移动式饮品制备机械臂的控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及控制或调节系统领域，尤其涉及一种基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，通过设置饮品制备模块、数据存储模块、数据提取模块以及数据处理模块，获取机械臂运动过程中实际节点运动轨迹，同时根据预设移动轨迹三维坐标曲线设定参照偏移区域，根据实际节点运动轨迹段是否偏移所述参照偏移区域判定机械臂是否出现偏移风险，在判定过程中，采用分段判定，且对于每一段的判定，根据相邻实际节点运动轨迹段与对应曲线分段的重合度对判定的精度进行调整，调整参照偏移区域，减少在常震动或不稳定环境下机械臂检测误判，提高计算效率的同时增加判定精度和可靠性，以提高机械臂在常震动状态下完成饮品制备动作的精度以及运转可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及控制或调节系统领域，具体为一种基于移动式饮品制备机械臂的控制系统。
背景技术
机械臂是多输入多输出、高度非线性以及强耦合的复杂系统，因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆以及食品饮品制作等领域得到广泛应用。
中国专利公开号：CN105513211A，公开了一种现制食品自动贩卖机及一种现制食品自动贩卖机的工作方法，该现制食品自动贩卖机包括位于机体上的销售单元；机体外部设置有操作面板和取物口；机体内部设置有存料单元、容器存放单元以及封口单元；其特征在于，现制食品自动贩卖机还包括：多轴机械臂，多轴机械臂的末端臂上设置有抓取部；存料单元包括至少一个液体存料单元以及至少一个固体存料单元；液体存料单元下部设置有液体输出装置，固体存料单元下部设置有固体推送装置，机械臂带动抓取部在液体输出装置、固定推送装置、封口单元及取物口之间移动。该发明还提供一种现制食品自动贩卖机的工作方法。该发明实现食品自动化的现制过程，保证自动贩卖的食品的新鲜度以及满足了人们口味偏向的选择。
但是，现有技术中还存在以下问题，
现有技术中的应用于食品饮品加工的机械臂常布置在固定位置，其工作环境较为稳定，对于固定环境运行的机械臂的控制和偏移检测较为容易，控制和检测精度较高，但是，若机械臂布置在可移动设备上，例如移动餐车，由于移动设备的移动会导致机械臂晃动或震动，在常震动环境下，机械臂的节点会出现扰动，容易发生偏移，并且对于机械臂的偏移检测精度不高，误差较大，易发生误判。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，为此本发明提供一种基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其包括：
饮品制备模块，其包括设置在移动小车上的机械臂以及设置在所述机械臂一侧的饮品制备设备；
数据存储模块，其用以存储机械臂运行数据；
数据提取模块，其包括设置在所述机械臂的末端节点的传感器以及设置在所述机械臂一侧的摄影装置，以通过所述传感器以及摄影装置获取所述机械臂的末端节点的实际节点运动轨迹；
数据处理模块，其与所述数据存储模块、数据提取模块以及饮品制备模块分别连接并实时完成数据交换；
所述数据处理模块包括参照偏移区域设定单元、分段分类单元、偏移判定单元以及拟合数据调整单元；
所述参照偏移区域设定单元用以根据所述机械臂的预设移动轨迹三维坐标曲线确定参照偏移区域；
所述分段分类单元用以将所述预设移动轨迹三维坐标曲线分为若干曲线分段并排序，并根据各所述曲线分段的平均曲率对各所述曲线分段进行分类；
所述偏移判定单元用以对所述机械臂的末端节点的实际节点运动轨迹段进行偏移判定，其中，所述偏移判定单元确定所述实际节点运动轨迹段对应的曲线分段，并确定所述曲线分段对应的参照偏移区域，将所述实际节点运动轨迹段与对应的参照偏移区域进行对比，判定所述实际节点运动轨迹段是否偏移其对应的参照偏移区域，以判定所述机械臂是否存在偏移风险；
所述拟合数据调整单元用以根据所述曲线分段的分段类型选取不同的调整方式对所述曲线分段对应的参照偏移区域的范围进行调整。
进一步地，所述参照偏移区域设定单元根据预设移动轨迹三维坐标曲线确定参照偏移区域，其中，所述参照偏移区域设定单元以所述预设移动轨迹三维坐标曲线的起始点为基准，建立一半径为预设半径R的圆形区域，将所述圆形区域沿所述预设移动轨迹三维坐标曲线移动，形成一内径为预设半径R且包裹所述预设移动轨迹三维坐标曲线的管形区域，并将所述管形区域定义为参照偏移区域。
进一步地，所述分段分类单元将各所述曲线分段的平均曲率K与预设第一曲率标准值K01以及预设第二曲率标准值K02进行对比，根据对比结果确定各所述曲线分段的分段类型，其中，K02＞K01，
若K≥K02，所述分段分类单元将对应曲线分段确定为第一类型分段；
若K01≤K＜K02，所述分段分类单元将对应曲线分段确定为第二类型分段；
若K＜K01，所述分段分类单元将对应曲线分段确定为第三类型分段。
进一步地，所述偏移判定单元将所述实际节点运动轨迹段与对应的参照偏移区域进行对比，以判定所述实际节点运动轨迹段是否偏移其对应的参照偏移区域，其中，
所述偏移判定单元构建三维坐标系，在所述三维坐标系中构建所述实际节点运动轨迹段、构建所述实际节点运动轨迹段所对应的曲线分段以及构建所述曲线分段对应的参照偏移区域，
当所述实际节点运动轨迹段对应的坐标集合不属于所述参照偏移区域对应的坐标集合时，判定所述实际节点运动轨迹段偏移所述参照偏移区域，并判定机械臂存在偏移风险。
进一步地，所述拟合数据调整单元在所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定前根据所述实际节点运动轨迹段对应的曲线分段的分段类型选取不同的调整方式对所述曲线分段对应的参照偏移区域的范围进行调整，其中，
所述拟合数据调整单元对所述参照偏移区域对应的内径进行调整，以调整所述参照偏移区域的范围大小；
若所述曲线分段为第一类型分段，则计算所述曲线分段相邻的前一曲线分段与对应实际节点运动轨迹段的轨迹重合度D，并将所述轨迹重合度D与预设重合度对比参量D0进行对比，根据对比结果对所述参照偏移区域的范围进行调整，其中，
当D≥D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E1；
当D＜D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E2；
若所述曲线分段为第二类型分段，则所述拟合数据调整单元计算排序在所述曲线分段前的至少两个曲线分段与对应的实际节点运动轨迹段的轨迹重合度D并计算轨迹重合度平均值ΔD，将所述轨迹重合度平均值ΔD与预设重合度对比参量D0进行对比，根据对比结果对所述参照偏移区域的范围进行调整，其中，
当ΔD≥D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径R×E3；
当ΔD＜D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E4；
若所述曲线分段为第三类型分段，则所述拟合数据调整单元计算排序在所述曲线分段前的至少三个曲线分段与对应的实际节点运动轨迹段的轨迹重合度D并计算轨迹重合度平均值ΔD，将所述轨迹重合度平均值ΔD与预设重合度对比参量D0进行对比，根据对比结果对所述参照偏移区域的范围进行调整，其中，
当ΔD≥D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E5；
当ΔD＜D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E6；
其中，E1为第一预设调整系数，E2为第二预设调整系数，E3为第三预设调整系数，E4为第四预设调整系数，E5为第五预设调整系数，E6为第六预设调整系数，且，E2＜E4＜E6＜1＜E5＜E3＜E1，R表示预设半径。
进一步地，所述数据处理模块还包括验证单元，所述验证单元用以确定所述偏移判定单元是否对实际节点运动轨迹段进行偏移判定。
进一步地，所述验证单元计算所述实际节点运动轨迹段相邻的前一实际节点运动轨迹段与对应曲线分段的轨迹重合度D，并根据所述曲线分段的分段类型选取不同的拟合度对比参量与所述轨迹重合度D进行对比，根据对比结果确定所述偏移判定单元是否对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定，
若所述曲线分段为第一类型分段时，所述验证单元将所述轨迹重合度D与预设第一轨迹重合度对比参量D1进行对比，
当D≥D1时所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
当D＜D1时所述验证单元判定所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
若所述曲线分段为第二类型分段时，所述验证单元将所述轨迹重合度D与预设第二轨迹重合度对比参量D2进行对比，
当D≥D2时所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
当D＜D2时所述验证单元判定所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
若所述曲线分段为第三类型分段时，所述验证单元将所述轨迹重合度D与预设第三轨迹重合度对比参量D3进行对比，
当D≥D3时所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
当D＜D3时所述验证单元判定所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
其中，D0＜D1＜D2＜D3。
进一步地，所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定时，还根据所述实际节点运动轨段所对应曲线分段的分段类型判定所述偏移判定单元是否跳过对下一实际节点运动轨迹段的偏移判定，其中，
当所述曲线分段为第一类型，所述验证单元判定所述偏移判定单元跳过对下一实际节点运动轨迹段的偏移判定；
当所述曲线分段为第二类型或第三类型时，所述验证单元判定所述偏移判定单元不跳过对下一实际节点运动轨迹段的偏移判定。
进一步地，所述数据处理模块还包括对照单元，所述对照单元用以确定实际节点运动轨迹段所对应的曲线分段，其中，
所述对照单元在机械臂开始运转后每到达时间节点获取所述机械臂的末端节点在所述时间节点与上一时间节点所构成时间段内的实际节点运动轨迹段，所述对照单元模拟所述机械臂的末端节点按照所述预设移动轨迹三维坐标曲线移动并确定在所述时间段内所经过的曲线分段，标记所述曲线分段，并确定所述实际节点运动轨迹段与已标记曲线分段对应。
进一步地，所述数据存储模块内还包括校正单元，当所述偏移判定单元判定机械臂出现偏移风险时，所述校正单元对所述机械臂的运行数据进行校正。
与现有技术相比，本发明的技术效果在于，通过设置饮品制备模块、数据存储模块、数据提取模块以及数据处理模块，获取机械臂运动过程中实际节点运动轨迹，同时根据预设移动轨迹三维坐标曲线设定参照偏移区域，根据实际节点运动轨迹是否偏移所述参照偏移区域判定机械臂是否出现偏移风险，在判定过程中，采用分段判定，且对于每一段的判定，根据相邻实际节点运动轨迹段与对应曲线分段的重合度对判定的精度进行调整，调整参照偏移区域，减少在常震动或不稳定环境下机械臂检测误判，提高计算效率的同时增加判定精度和可靠性，以提高机械臂在常震动状态下完成饮品制备动作的精度以及运转可靠性。
尤其，本发明通过预设移动轨迹三维坐标曲线设定参照偏移区域，根据实际节点运动轨迹是否偏移所述参照偏移区域判定设备是否出现偏移，在震动环境下，机械臂的末端节点会存在扰动，对于机械臂运行轨迹偏移检测存在一定困难，且易于出现检测偏差，使用上述方法以提高在震动环境下对于机械臂运行轨迹检测的准确性和可靠性，进而提高机械臂在常震动状态下完成饮品制备动作的精度以及运转可靠性。
尤其，本发明在判定机械臂是否出现偏移风险时，采用分段处理的形式，对分段曲线进行分类，若机械臂的末端节点按照分段曲线进行移动时，机械臂出现偏移的风险是不同的，如分段曲线为直线段，其偏移风险较小，对于弯曲、折叠，尤其是连续弯曲或折叠的分段曲线，其偏移风险相对也较高，因此，若机械臂的末端节点按照曲线分段进行移动，对应不同的曲线分段时对于机械臂偏移检测的标准应当不同，因此，将不同的分段曲线进行分类，便于后续对实际节点运动轨迹段进行数据处理时采用不同的处理标准和对比精度，进而提高机械臂偏移判定的准确性和可靠性，提高机械臂在常震动状态下完成饮品制备动作的精度以及运转可靠性。
尤其，本发明在判定机械臂是否出现偏移风险时，使用分段处理，对于判定任一实际节点运动轨迹段是否出现偏移风险时，均根据相邻段实际节点运动轨迹与对应曲线分段的重合度对当前实际节点运动轨迹段对应曲线分段的参照偏移区域进行调整，因为在机械臂运动过程中，若已经运行的轨迹段与预设轨迹段的拟合程度较高，则其后续轨迹段出现偏移的风险也相对较低，因此，对应参照偏移区域可以适当扩大，以克服在震动过程中发生误判的问题，进而提高检测精度，提高检测可靠性，进而提高机械臂在常震动状态下完成饮品制备动作的精度以及运转可靠性。
尤其，本发明对参照偏移区域进行调整时根据实际节点运动轨迹对应的分段曲线的分段类型对参照偏移区域调整时，对于不同类型采用不同的调整数据，例如，弯曲程度较小的曲线分段与弯曲程度较大的曲线分段采取不同的调整标准，进一步提高了数据检测的可靠性和准确性，进而提高机械臂在常震动状态下完成饮品制备动作的精度以及运转可靠性。
尤其，本发明的验证单元判定偏移判定单元是否进行偏移判定，因为拟合程度较好则后续出现偏移的可能小较小，则可以适当的跳过部分检测段，在保证检测精度和可靠性的前提下提升数据处理的速度，减少数据运算压力。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统示图；
图2为本发明实施例所提供的拟合调整范围示意图；
图3为本发明实施例所提供的数据处理模块结构示意图；
图中，1：预设移动轨迹三维坐标曲线，2：参照偏移区域。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1以及图2所示，其为本发明实施例所提供的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统示意图以及拟合调整范围示意图，本发明的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统包括：
饮品制备模块，其包括设置在移动小车上的机械臂以及设置在所述机械臂一侧的饮品制备设备；
数据存储模块，其用以存储机械臂运行数据；
数据提取模块，其包括设置在所述机械臂的末端节点的传感器以及设置在所述机械臂一侧的摄影装置，以通过所述传感器以及摄影装置获取所述机械臂的末端节点的实际节点运动轨迹；
数据处理模块，其与所述数据存储模块、数据提取模块以及饮品制备模块分别连接并实时完成数据交换；
所述数据处理模块包括参照偏移区域设定单元、分段分类单元、偏移判定单元以及拟合数据调整单元；
所述参照偏移区域设定单元用以根据所述机械臂的预设移动轨迹三维坐标曲线1确定参照偏移区域2；
所述分段分类单元用以将所述预设移动轨迹三维坐标曲线分为若干曲线分段并排序，并根据各所述曲线分段的平均曲率对各所述曲线分段进行分类；
所述偏移判定单元用以对所述机械臂的末端节点的实际节点运动轨迹段进行偏移判定，其中，所述偏移判定单元确定所述实际节点运动轨迹段对应的曲线分段，并确定所述曲线分段对应的参照偏移区域，将所述实际节点运动轨迹段与对应的参照偏移区域进行对比，判定所述实际节点运动轨迹段是否偏移其对应的参照偏移区域，以判定所述机械臂是否存在偏移风险；
所述拟合数据调整单元用以根据所述曲线分段的分段类型选取不同的调整方式对所述曲线分段对应的参照偏移区域的范围进行调整。
具体而言，本发明对于饮品制备设备的具体形式不做限定，本领域技术人员可根据具体需要替换其结构，其可以是一个自动化饮品制作设备由机械臂完成所需物料或成品的搬运，也可以是与机械臂配合完成饮品制作的设备，其均为成熟的现有技术，此处不再赘述。
具体而言，对于移动小车其可以是一个AGV小车，能够远程控制，进而与机械臂、饮品制备设备构成一个可移动饮品制作配送车，在移动过程中制备饮品并运算至指定位置。
具体而言，请继续参阅图2所示，所述参照偏移区域设定单元根据预设移动轨迹三维坐标曲线确定参照偏移区域，其中，所述参照偏移区域设定单元以所述预设移动轨迹三维坐标曲线的起始点为基准，建立一半径为预设半径R的圆形区域，将所述圆形区域沿所述预设移动轨迹三维坐标曲线移动，形成一内径为预设半径R且包裹所述预设移动轨迹三维坐标曲线的管形区域，并将所述管形区域定义为参照偏移区域。
本发明通过预设移动轨迹三维坐标曲线设定参照偏移区域，根据实际节点运动轨迹是否偏移所述参照偏移区域判定设备是否出现偏移，在震动环境下，机械臂的末端节点会存在扰动，对于机械臂运行轨迹偏移检测存在一定困难，且易于出现检测偏差，使用上述方法以提高在震动环境下对于机械臂运行轨迹检测的准确性和可靠性，进而提高机械臂在常震动状态下完成饮品制备动作的精度以及运转可靠性。
具体而言，所述分段分类单元将各所述曲线分段的平均曲率K与预设第一曲率标准值K01以及预设第二曲率标准值K02进行对比，根据对比结果确定各所述曲线分段的分段类型，其中，K02＞K01，
若K≥K02，所述分段分类单元将对应曲线分段确定为第一类型分段；
若K01≤K＜K02，所述分段分类单元将对应曲线分段确定为第二类型分段；
若K＜K01，所述分段分类单元将对应曲线分段确定为第三类型分段。
具体而言，所述偏移判定单元将所述实际节点运动轨迹段与对应的参照偏移区域进行对比，其中，
所述偏移判定单元将所述实际节点运动轨迹段与对应的参照偏移区域进行对比，以判定所述实际节点运动轨迹段是否偏移其对应的参照偏移区域，其中，
所述偏移判定单元构建三维坐标系，在所述三维坐标系中构建所述实际节点运动轨迹段、构建所述实际节点运动轨迹段所对应的曲线分段以及构建所述曲线分段对应的参照偏移区域，
当所述实际节点运动轨迹段对应的坐标集合不属于所述参照偏移区域对应的坐标集合时，判定所述实际节点运动轨迹段偏移所述参照偏移区域，并判定机械臂存在偏移风险。
具体而言，本发明在判定机械臂是否出现偏移风险时，采用分段处理的形式，对分段曲线进行分类，若机械臂的末端节点按照分段曲线进行移动时，机械臂出现偏移的风险是不同的，如分段曲线为直线段，其偏移风险较小，对于弯曲、折叠，尤其是连续弯曲或折叠的分段曲线，其偏移风险相对也较高，因此，若机械臂的末端节点按照曲线分段进行移动，对应不同的曲线分段时对于机械臂偏移检测的标准应当不同，因此，将不同的分段曲线进行分类，便于后续对实际节点运动轨迹段进行数据处理时采用不同的处理标准和对比精度，进而提高机械臂偏移判定的准确性和可靠性，提高机械臂在常震动状态下完成饮品制备动作的精度以及运转可靠性。
具体而言，对于所述数据存储模块，本发明对其具体结构不做限定，其只需能完成数据存储以及数据交换功能即可，在机械臂运转前，在其内部存储机械臂的运行轨迹数据，并传送至所述数据处理模块，以使得数据处理模块控制机械臂按照预设运行轨迹数据进行动作，并建立机械臂末端节点对应的预设移动轨迹三维坐标曲线。
具体而言，对于所述数据提取模块，现有技术中常用的获取机械臂运动坐标数据的技术手段则为在机械臂末端设置传感器，以获取机械臂的运动数据，或/和使用双目视觉摄影装置，结合双目视觉设备建立机械臂的空间运动坐标，本发明中则主要使用摄影装置获取机械臂的运动数据，通过传感器逆运算作为辅助，其均为现有技术此处不再赘述。
具体而言，所述数据处理模块建立预设移动轨迹三维坐标曲线、建立实际节点运行轨迹时采用坐标形式体现，对于所述参照偏移区域采用坐标集合形式体现。
具体而言，对于轨迹重合度的算法有很多模型，本发明采用基于欧几里得距离的算法计算重合度，其为现有技术此处不再赘述。
相应的，本领域技术人员应当明白对于轨迹重合度的算法模型还存在较多形式，对于本发明重合度的计算方式可更改为其他模型，对于重合度计算模型的替换都将落入本发明的保护范围之内。
具体而言，所述拟合数据调整单元在所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定前根据所述实际节点运动轨迹段对应的曲线分段的分段类型选取不同的调整方式对所述曲线分段对应的参照偏移区域的范围进行调整，其中，
所述拟合数据调整单元对所述参照偏移区域对应的内径进行调整，以调整所述参照偏移区域的范围大小；
若所述曲线分段为第一类型分段，则计算所述曲线分段相邻的前一曲线分段与对应实际节点运动轨迹段的轨迹重合度D，并将所述轨迹重合度D与预设重合度对比参量D0进行对比，根据对比结果对所述参照偏移区域的范围进行调整，其中，
当D≥D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E1；
当D＜D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E2；
若所述曲线分段为第二类型分段，则所述拟合数据调整单元计算排序在所述曲线分段前的至少两个曲线分段与对应的实际节点运动轨迹段的轨迹重合度D并计算轨迹重合度平均值ΔD，将所述轨迹重合度平均值ΔD与预设重合度对比参量D0进行对比，根据对比结果对所述参照偏移区域的范围进行调整，其中，
当ΔD≥D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径R×E3；
当ΔD＜D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E4；
若所述曲线分段为第三类型分段，则所述拟合数据调整单元计算排序在所述曲线分段前的至少三个曲线分段与对应的实际节点运动轨迹段的轨迹重合度D并计算轨迹重合度平均值ΔD，将所述轨迹重合度平均值ΔD与预设重合度对比参量D0进行对比，根据对比结果对所述参照偏移区域的范围进行调整，其中，
当ΔD≥D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E5；
当ΔD＜D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E6；
其中，E1为第一预设调整系数，E2为第二预设调整系数，E3为第三预设调整系数，E4为第四预设调整系数，E5为第五预设调整系数，E6为第六预设调整系数，且，E2＜E4＜E6＜1＜E5＜E3＜E1，R表示预设半径。
具体而言，本发明在判定机械臂是否出现偏移风险时，使用分段处理，对于判定任一实际节点运动轨迹段是否出现偏移风险时，均根据相邻段实际节点运动轨迹与对应曲线分段的重合度对当前实际节点运动轨迹段对应曲线分段的参照偏移区域进行调整，因为在机械臂运动过程中，若已经运行的轨迹段与预设轨迹段的拟合程度较高，则其后续轨迹段出现偏移的风险也相对较低，因此，对应参照偏移区域可以适当扩大，以克服在震动过程中发生误判的问题，进而提高检测精度，提高检测可靠性，进而提高机械臂在常震动状态下完成饮品制备动作的精度以及运转可靠性。
并且，本发明对参照偏移区域进行调整时根据实际节点运动轨迹对应的分段曲线的分段类型对参照偏移区域调整时，对于不同类型采用不同的调整数据，例如，弯曲程度较小的曲线分段与弯曲程度较大的曲线分段采取不同的调整标准，进一步提高了数据检测的可靠性和准确性，进而提高机械臂在常震动状态下完成饮品制备动作的精度以及运转可靠性。
具体而言，所述数据处理模块还包括验证单元，所述验证单元用以确定所述偏移判定单元是否对实际节点运动轨迹段进行偏移判定。
具体而言，所述验证单元计算所述实际节点运动轨迹段相邻的前一实际节点运动轨迹段与对应曲线分段的轨迹重合度D，并根据所述曲线分段的分段类型选取不同的拟合度对比参量与所述轨迹重合度D进行对比，根据对比结果确定所述偏移判定单元是否对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定，
若所述曲线分段为第一类型分段时，所述验证单元将所述轨迹重合度D与预设第一轨迹重合度对比参量D1进行对比，
当D≥D1时所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
当D＜D1时所述验证单元判定所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
若所述曲线分段为第二类型分段时，所述验证单元将所述轨迹重合度D与预设第二轨迹重合度对比参量D2进行对比，
当D≥D2时所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
当D＜D2时所述验证单元判定所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
若所述曲线分段为第三类型分段时，所述验证单元将所述轨迹重合度D与预设第三轨迹重合度对比参量D3进行对比，
当D≥D3时所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
当D＜D3时所述验证单元判定所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
其中，D0＜D1＜D2＜D3。
具体而言，所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定时，还根据所述实际节点运动轨段所对应曲线分段的分段类型判定所述偏移判定单元是否跳过对下一实际节点运动轨迹段的偏移判定，其中，
当所述曲线分段为第一类型，所述验证单元判定所述偏移判定单元跳过对下一实际节点运动轨迹段的偏移判定；
当所述曲线分段为第二类型或第三类型时，所述验证单元判定所述偏移判定单元不跳过对下一实际节点运动轨迹段的偏移判定。
本发明的验证单元判定偏移判定单元是否进行偏移判定，因为拟合程度较好则后续出现偏移的可能小较小，则可以适当的跳过部分检测段，在保证检测精度和可靠性的前提下提升数据处理的速度，减少数据运算压力。
具体而言，所述数据处理模块还包括对照单元，所述对照单元用以确定实际节点运动轨迹段所对应的曲线分段，其中，
所述对照单元在机械臂开始运转后每到达时间节点获取所述机械臂的末端节点在所述时间节点与上一时间节点所构成时间段内的实际节点运动轨迹段，所述对照单元模拟所述机械臂的末端节点按照所述预设移动轨迹三维坐标曲线移动并确定在所述时间段内所经过的曲线分段，标记所述曲线分段，并确定所述实际节点运动轨迹段与已标记曲线分段对应。
具体而言，所述数据存储模块内还包括校正单元，当所述偏移判定单元判定机械臂出现偏移风险时，所述校正单元对所述机械臂的运行数据进行校正，以使得所述机械臂的实际节点运动轨迹拟合预设移动轨迹三维坐标曲线，对于校正单元的具体结构本发明不做具体限定，其可以通过预设算法，当机械臂出现偏移风险时，根据偏移量对应的运算出调整量，对机械臂的运行数据进行调整，其为成熟现有技术此处不再赘述。
具体而言，请参阅图3所示，本发明对数据处理模块其具体结构不做限定，其可以是一个计算机，对于其中的各单元，可以是计算机的各功能模块或运算程序，只需能实现对应的功能，完成数据处理、接收或发送即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其特征在于，包括：
饮品制备模块，其包括设置在移动小车上的机械臂以及设置在所述机械臂一侧的饮品制备设备；
数据存储模块，其用以存储机械臂运行数据；
数据提取模块，其包括设置在所述机械臂的末端节点的传感器以及设置在所述机械臂一侧的摄影装置，以通过所述传感器以及摄影装置获取所述机械臂的末端节点的实际节点运动轨迹；
数据处理模块，其与所述数据存储模块、数据提取模块以及饮品制备模块分别连接并实时完成数据交换；
所述数据处理模块包括参照偏移区域设定单元、分段分类单元、偏移判定单元以及拟合数据调整单元；
所述参照偏移区域设定单元用以根据所述机械臂的预设移动轨迹三维坐标曲线确定参照偏移区域；
所述分段分类单元用以将所述预设移动轨迹三维坐标曲线分为若干曲线分段并排序，并根据各所述曲线分段的平均曲率对各所述曲线分段进行分类；
所述偏移判定单元用以对所述机械臂的末端节点的实际节点运动轨迹段进行偏移判定，其中，所述偏移判定单元确定所述实际节点运动轨迹段对应的曲线分段，并确定所述曲线分段对应的参照偏移区域，将所述实际节点运动轨迹段与对应的参照偏移区域进行对比，判定所述实际节点运动轨迹段是否偏移其对应的参照偏移区域，以判定所述机械臂是否存在偏移风险；
所述拟合数据调整单元用以根据所述曲线分段的分段类型选取不同的调整方式对所述曲线分段对应的参照偏移区域的范围进行调整。
2.根据权利要求1所述的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其特征在于，所述参照偏移区域设定单元根据预设移动轨迹三维坐标曲线确定参照偏移区域，其中，所述参照偏移区域设定单元以所述预设移动轨迹三维坐标曲线的起始点为基准，建立一半径为预设半径R的圆形区域，将所述圆形区域沿所述预设移动轨迹三维坐标曲线移动，形成一内径为预设半径R且包裹所述预设移动轨迹三维坐标曲线的管形区域，并将所述管形区域定义为参照偏移区域。
3.根据权利要求2所述的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其特征在于，所述分段分类单元将各所述曲线分段的平均曲率K与预设第一曲率标准值K01以及预设第二曲率标准值K02进行对比，根据对比结果确定各所述曲线分段的分段类型，其中，K02＞K01，
若K≥K02，所述分段分类单元将对应曲线分段确定为第一类型分段；
若K01≤K＜K02，所述分段分类单元将对应曲线分段确定为第二类型分段；
若K＜K01，所述分段分类单元将对应曲线分段确定为第三类型分段。
4.根据权利要求1所述的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其特征在于，所述偏移判定单元将所述实际节点运动轨迹段与对应的参照偏移区域进行对比，以判定所述实际节点运动轨迹段是否偏移其对应的参照偏移区域，其中，
所述偏移判定单元构建三维坐标系，在所述三维坐标系中构建所述实际节点运动轨迹段、构建所述实际节点运动轨迹段所对应的曲线分段以及构建所述曲线分段对应的参照偏移区域，
当所述实际节点运动轨迹段对应的坐标集合不属于所述参照偏移区域对应的坐标集合时，判定所述实际节点运动轨迹段偏移所述参照偏移区域，并判定机械臂存在偏移风险。
5.根据权利要求4所述的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其特征在于，所述拟合数据调整单元在所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定前根据所述实际节点运动轨迹段对应的曲线分段的分段类型选取不同的调整方式对所述曲线分段对应的参照偏移区域的范围进行调整，其中，
所述拟合数据调整单元对所述参照偏移区域对应的内径进行调整，以调整所述参照偏移区域的范围大小；
若所述曲线分段为第一类型分段，则计算所述曲线分段相邻的前一曲线分段与对应实际节点运动轨迹段的轨迹重合度D，并将所述轨迹重合度D与预设重合度对比参量D0进行对比，根据对比结果对所述参照偏移区域的范围进行调整，其中，
当D≥D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E1；
当D＜D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E2；
若所述曲线分段为第二类型分段，则所述拟合数据调整单元计算排序在所述曲线分段前的至少两个曲线分段与对应的实际节点运动轨迹段的轨迹重合度D并计算轨迹重合度平均值ΔD，将所述轨迹重合度平均值ΔD与预设重合度对比参量D0进行对比，根据对比结果对所述参照偏移区域的范围进行调整，其中，
当ΔD≥D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E3；
当ΔD＜D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E4；
若所述曲线分段为第三类型分段，则所述拟合数据调整单元计算排序在所述曲线分段前的至少三个曲线分段与对应的实际节点运动轨迹段的轨迹重合度D并计算轨迹重合度平均值ΔD，将所述轨迹重合度平均值ΔD与预设重合度对比参量D0进行对比，根据对比结果对所述参照偏移区域的范围进行调整，其中，
当ΔD≥D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E5；
当ΔD＜D0时，所述拟合数据调整单元将所述参照偏移区域对应的内径调整至R×E6；
其中，E1为第一预设调整系数，E2为第二预设调整系数，E3为第三预设调整系数，E4为第四预设调整系数，E5为第五预设调整系数，E6为第六预设调整系数，且，E2＜E4＜E6＜1＜E5＜E3＜E1，R表示预设半径。
6.根据权利要求1所述的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其特征在于，所述数据处理模块还包括验证单元，所述验证单元用以确定所述偏移判定单元是否对实际节点运动轨迹段进行偏移判定。
7.根据权利要求6所述的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其特征在于，所述验证单元计算所述实际节点运动轨迹段相邻的前一实际节点运动轨迹段与对应曲线分段的轨迹重合度D，并根据所述曲线分段的分段类型选取不同的拟合度对比参量与所述轨迹重合度D进行对比，根据对比结果确定所述偏移判定单元是否对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定，
若所述曲线分段为第一类型分段时，所述验证单元将所述轨迹重合度D与预设第一轨迹重合度对比参量D1进行对比，
当D≥D1时所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
当D＜D1时所述验证单元判定所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
若所述曲线分段为第二类型分段时，所述验证单元将所述轨迹重合度D与预设第二轨迹重合度对比参量D2进行对比，
当D≥D2时所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
当D＜D2时所述验证单元判定所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
若所述曲线分段为第三类型分段时，所述验证单元将所述轨迹重合度D与预设第三轨迹重合度对比参量D3进行对比，
当D≥D3时所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
当D＜D3时所述验证单元判定所述偏移判定单元对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定；
其中，D0＜D1＜D2＜D3。
8.根据权利要求7所述的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其特征在于，所述验证单元判定所述偏移判定单元不对所述实际节点运动轨迹段进行偏移判定时，还根据所述实际节点运动轨段所对应曲线分段的分段类型判定所述偏移判定单元是否跳过对下一实际节点运动轨迹段的偏移判定，其中，
当所述曲线分段为第一类型，所述验证单元判定所述偏移判定单元跳过对下一实际节点运动轨迹段的偏移判定；
当所述曲线分段为第二类型或第三类型时，所述验证单元判定所述偏移判定单元不跳过对下一实际节点运动轨迹段的偏移判定。
9.根据权利要求1所述的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其特征在于，所述数据处理模块还包括对照单元，所述对照单元用以确定实际节点运动轨迹段所对应的曲线分段，其中，
所述对照单元在机械臂开始运转后每到达时间节点获取所述机械臂的末端节点在所述时间节点与上一时间节点所构成时间段内的实际节点运动轨迹段，所述对照单元模拟所述机械臂的末端节点按照所述预设移动轨迹三维坐标曲线移动并确定在所述时间段内所经过的曲线分段，标记所述曲线分段，并确定所述实际节点运动轨迹段与已标记曲线分段对应。
10.根据权利要求1所述的基于移动式饮品制备机械臂的控制系统，其特征在于，所述数据存储模块内还包括校正单元，当所述偏移判定单元判定机械臂出现偏移风险时，所述校正单元对所述机械臂的运行数据进行校正。
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