CN115781697B - 工业机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业机器人领域，涉及数据处理技术，用于解决现有的工业巡检机器人控制系统无法通过机器人运行过程中的各项参数对机器人的运行状态进行监测的问题，具体是工业机器人控制系统，包括控制平台，所述控制平台通信连接有运行监控模块、状态检测模块、异常分析模块以及存储模块；所述运行监控模块用于对工业机器人进行运行分析，所述状态检测模块用于在接收到状态检测信号后对监测对象运行过程中的状态进行检测分析；本发明可以对工业机器人进行运行分析，通过工业机器人的动力输出与实际巡检距离，对机器人的运行过程进行监控，从而在出现动力损耗异常或实际巡检距离异常时均能够进行及时反馈，提高机器人的异常反馈与处理效率。

Description

工业机器人控制系统

技术领域

本发明属于工业机器人领域，涉及数据处理技术，具体是工业机器人控制系统。

背景技术

工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能，工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。

现有的工业巡检机器人控制系统不具备通过机器人运行过程中的各项参数对机器人的运行状态进行监测的功能，进而导致机器人在出现运行异常时无法及时进行反馈与处理。

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供工业机器人控制系统，用于解决现有的工业巡检机器人控制系统无法通过机器人运行过程中的各项参数对机器人的运行状态进行监测的问题；

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以通过机器人运行过程中的各项参数对机器人的运行状态进行监测的工业机器人控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

工业机器人控制系统，包括控制平台，所述控制平台通信连接有运行监控模块、状态检测模块、异常分析模块以及存储模块；

所述运行监控模块用于对工业机器人进行运行分析：将工业机器人标记为监测对象，在监测对象运行结束之后，获取监测对象的位移数据WY与耗电数据HD；通过存储模块获取到位移阈值WYmin与耗电阈值HDmax，将位移数据WY、耗电数据HD分别与位移阈值WYmin、耗电阈值HDmax进行比较并通过比较结果对监测对象的运行过程是否满足要求进行判定；

所述状态检测模块用于在接收到状态检测信号后对监测对象运行过程中的状态进行检测分析：将监测对象的运行时长分割为若干个运行时段，获取运行时段内监测对象的温度数据WD、噪声数据ZS以及振动数据ZD并进行数值计算得到正时系数与波动系数，通过正时系数与波动系数的数值大小对监测对象运行状态是否满足要求进行判定；

所述异常分析模块用于在接收到异常分析信号后对监测对象的运行异常进行管理分析。

作为本发明的一种优选实施方式，位移数据WY的获取过程包括：通过位移传感器获取监测对象运行过程的总位移值并标记为位移数据WY；耗电数据HD的获取过程包括：在监测对象运行开始之前进行电量采集并标记为初始电量，在监测对象运行结束之后再次进行电量采集并标记为结束电量，将初始电量与结束电量的差值标记为耗电数据HD。

作为本发明的一种优选实施方式，位移数据WY、耗电数据HD分别与位移阈值WYmin、耗电阈值HDmax进行比较的具体过程包括：若位移数据WY大于等于位移阈值WYmin且耗电数据HD小于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程满足要求；若位移数据WY小于位移阈值WYmin且耗电数据大于等于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程不满足要求，运行监控模块向控制平台发送状态检测信号，控制平台接收到状态检测信号后将状态检测信号发送至状态检测模块；若位移数据WY大于等于位移阈值WYmin且耗电数据HD大于等于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程耗电不合格，运行监控模块向控制平台发送漏电检测信号，控制平台接收到漏电检测信号后将漏电检测信号发送至管理人员的手机终端；若位移数据WY小于位移阈值WYmin且耗电数据HD小于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程位移不合格，运行监控模块向控制平台发送异常分析信号，控制平台接收到异常分析信号后将异常分析信号发送至异常分析模块。

作为本发明的一种优选实施方式，运行时段内监测对象的温度数据WD为运行时段内监测对象表面的温度最大值，运行时段内监测对象的噪声数据ZS为运行时段内监测对象发出的噪声最大分贝值，运行时段内监测对象的振动数据ZD为运行时段内监测对象主干振动频率最大值。

作为本发明的一种优选实施方式，正时系数与波动系数的获取过程包括：对运行时段内监测对象的温度数据WD、噪声数据ZS以及振动数据ZD进行数值计算得到运行时段的状态系数ZT，通过存储模块获取到状态阈值ZTmax，将运行时段的状态系数ZT与状态阈值ZTmax进行比较：若状态系数ZT小于状态阈值ZTmax，则判定对应运行时段内监测对象的运行状态满足要求，将对应运行时段标记为正常时段；若状态系数ZT大于等于状态阈值ZTmax，则判定对应运行时段内监测对象的运行状态不满足要求，将对应运行时段标记为异常时段；将正常时段的数量与运行时段的数量的比值标记为正时系数；将所有运行时段的状态系数建立状态集合，对状态集合进行方差计算得到波动系数。

作为本发明的一种优选实施方式，对监测对象在运行时长内的运行状态是否满足要求的判定过程包括：通过存储模块获取到正时阈值与波动阈值，将正时系数、波动系数分别与正时阈值、波动阈值进行比较：若正时系数小于正时阈值且波动系数小于波动阈值，则判定监测对象在运行时长内的运行状态满足要求，状态检测模块向控制平台发送外部检修信号，控制平台接收到外部检修信号后将外部检修信号发送至管理人员的手机终端；否则，判定监测对象在运行时长内的运行状态不满足要求，状态检测模块向控制平台发送内部检修信号，控制平台接收到内部检修信号后将内部检修信号发送至管理人员的手机终端。

作为本发明的一种优选实施方式，所述异常分析模块对监测对象的运行异常进行管理分析的具体过程包括：获取监测对象在运行时长内位于移动状态下的时长并标记为移动时长YD，将监测对象的运行时长标记为YX，获取监测对象移动路径中的站点数量并标记为ZS，通过对YD、YX以及ZS进行数值计算得到监测对象的动力系数DL，通过存储模块获取到动力阈值DLmin，将动力系数DL与动力阈值DLmin进行比较：若动力系数DL小于动力阈值DL，则判定监测对象的异常原因为动力不足，异常分析模块向控制平台发送动力检修信号，控制平台接收到动力检修信号后将动力检修信号发送至管理人员的手机终端；若动力系数DL大于等于动力阈值DLmin，则判定监测对象的异常原因为速度设置异常，异常分析模块向控制平台发送速度调节信号，控制平台接收到速度调节信号后将速度调节信号发送至管理人员的手机终端。

作为本发明的一种优选实施方式，该工业机器人控制系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：对工业机器人进行运行分析：将工业机器人标记为监测对象，在监测对象运行结束之后，获取监测对象的位移数据WY与耗电数据HD，通过位移数据WY与耗电数据HD的数值大小对监测对象的运行过程是否满足要求进行判定；

步骤二：对监测对象运行过程中的状态进行检测分析：将监测对象的运行时长分割为若干个运行时段，获取运行时段内监测对象的温度数据WD、噪声数据ZS以及振动数据ZD并进行数值计算得到正时系数与波动系数，通过正时系数与波动系数的数值大小对监测对象的运行状态是否满足要求进行判定；

步骤三：对监测对象的运行异常进行管理分析并得到动力系数，通过动力系数的数值大小将监测对象运行异常的原因标记为动力不足或速度设置异常。

本发明具备下述有益效果：

通过运行监控模块可以对工业机器人进行运行分析，通过工业机器人的动力输出与实际巡检距离，对机器人的运行过程进行监控，从而在出现动力损耗异常或实际巡检距离异常时均能够进行及时反馈，提高机器人的异常反馈与处理效率；

通过状态检测模块可以在机器人进行异常反馈后对机器人的运行状态进行检测分析，对机器人运行过程中的各项状态参数进行综合分析，判定异常是否由机器人内部故障引起，从而进一步提高异常处理效率；

通过异常分析模块可以在机器人进行异常反馈后对机器人进行动力检测，判断机器人运行异常是否由动力不足导致，结合运行监控模块与状态检测模块可以对导致运行异常的真实原因进行快速反馈。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的系统框图；

图2为本发明实施例二的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，工业机器人控制系统，包括控制平台，控制平台通信连接有运行监控模块、状态检测模块、异常分析模块以及存储模块。

运行监控模块用于对工业机器人进行运行分析：将工业机器人标记为监测对象，在监测对象运行结束之后，获取监测对象的位移数据WY与耗电数据HD，位移数据WY的获取过程包括：通过位移传感器获取监测对象运行过程的总位移值并标记为位移数据WY；耗电数据HD的获取过程包括：在监测对象运行开始之前进行电量采集并标记为初始电量，在监测对象运行结束之后再次进行电量采集并标记为结束电量，将初始电量与结束电量的差值标记为耗电数据HD；通过存储模块获取到位移阈值WYmin与耗电阈值HDmax，将位移数据WY、耗电数据HD分别与位移阈值WYmin、耗电阈值HDmax进行比较：若位移数据WY大于等于位移阈值WYmin且耗电数据HD小于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程满足要求；若位移数据WY小于位移阈值WYmin且耗电数据大于等于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程不满足要求，运行监控模块向控制平台发送状态检测信号，控制平台接收到状态检测信号后将状态检测信号发送至状态检测模块；若位移数据WY大于等于位移阈值WYmin且耗电数据HD大于等于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程耗电不合格，运行监控模块向控制平台发送漏电检测信号，控制平台接收到漏电检测信号后将漏电检测信号发送至管理人员的手机终端；若位移数据WY小于位移阈值WYmin且耗电数据HD小于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程位移不合格，运行监控模块向控制平台发送异常分析信号，控制平台接收到异常分析信号后将异常分析信号发送至异常分析模块；对工业机器人进行运行分析，通过工业机器人的动力输出与实际巡检距离，对机器人的运行过程进行监控，从而在出现动力损耗异常或实际巡检距离异常时均能够进行及时反馈，提高机器人的异常反馈与处理效率。

状态检测模块用于在接收到状态检测信号后对监测对象运行过程中的状态进行检测分析：将监测对象的运行时长分割为若干个运行时段，获取运行时段内监测对象的温度数据WD、噪声数据ZS以及振动数据ZD，运行时段内监测对象的温度数据WD为运行时段内监测对象表面的温度最大值，运行时段内监测对象的噪声数据ZS为运行时段内监测对象发出的噪声最大分贝值，运行时段内监测对象的振动数据ZD为运行时段内监测对象主干振动频率最大值，通过公式ZT=α1*WD+α2*ZS+α3*ZD得到运行时段内监测对象的状态系数ZT，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；通过存储模块获取到状态阈值ZTmax，将运行时段的状态系数ZT与状态阈值ZTmax进行比较：若状态系数ZT小于状态阈值ZTmax，则判定对应运行时段内监测对象的运行状态满足要求，将对应运行时段标记为正常时段；若状态系数ZT大于等于状态阈值ZTmax，则判定对应运行时段内监测对象的运行状态不满足要求，将对应运行时段标记为异常时段；将正常时段的数量与运行时段的数量的比值标记为正时系数；将所有运行时段的状态系数建立状态集合，对状态集合进行方差计算得到波动系数，通过存储模块获取到正时阈值与波动阈值，将正时系数、波动系数分别与正时阈值、波动阈值进行比较：若正时系数小于正时阈值且波动系数小于波动阈值，则判定监测对象在运行时长内的运行状态满足要求，状态检测模块向控制平台发送外部检修信号，控制平台接收到外部检修信号后将外部检修信号发送至管理人员的手机终端；否则，判定监测对象在运行时长内的运行状态不满足要求，状态检测模块向控制平台发送内部检修信号，控制平台接收到内部检修信号后将内部检修信号发送至管理人员的手机终端；在机器人进行异常反馈后对机器人的运行状态进行检测分析，对机器人运行过程中的各项状态参数进行综合分析，判定异常是否由机器人内部故障引起，从而进一步提高异常处理效率。

异常分析模块用于在接收到异常分析信号后对监测对象的运行异常进行管理分析：获取监测对象在运行时长内位于移动状态下的时长并标记为移动时长YD，将监测对象的运行时长标记为YX，获取监测对象移动路径中的站点数量并标记为ZS，通过公式DL=（β1*YD+β2*ZS）/（β3*YX）得到监测对象的动力系数DL，通过存储模块获取到动力阈值DLmin，将动力系数DL与动力阈值DLmin进行比较：若动力系数DL小于动力阈值DL，则判定监测对象的异常原因为动力不足，异常分析模块向控制平台发送动力检修信号，控制平台接收到动力检修信号后将动力检修信号发送至管理人员的手机终端；若动力系数DL大于等于动力阈值DLmin，则判定监测对象的异常原因为速度设置异常，异常分析模块向控制平台发送速度调节信号，控制平台接收到速度调节信号后将速度调节信号发送至管理人员的手机终端；在机器人进行异常反馈后对机器人进行动力检测，判断机器人运行异常是否由动力不足导致，结合运行监控模块与状态检测模块可以对导致运行异常的真实原因进行快速反馈；位移阈值WYmin、耗电阈值HDmax、状态阈值ZTmax、正时阈值、波动阈值以及动力阈值DLmin均为预设的阈值常量，其具体数值由管理人员根据经验自行设置，其设置目的为检测对应系数数值是否正常。

实施例

如图2所示，工业机器人控制方法，包括以下步骤：

步骤一：对工业机器人进行运行分析：将工业机器人标记为监测对象，在监测对象运行结束之后，获取监测对象的位移数据WY与耗电数据HD，通过位移数据WY与耗电数据HD的数值大小对监测对象的运行过程是否满足要求进行判定；

步骤二：对监测对象运行过程中的状态进行检测分析：将监测对象的运行时长分割为若干个运行时段，获取运行时段内监测对象的温度数据WD、噪声数据ZS以及振动数据ZD并进行数值计算得到正时系数与波动系数，通过正时系数与波动系数的数值大小对监测对象的运行状态是否满足要求进行判定；

步骤三：对监测对象的运行异常进行管理分析并得到动力系数，通过动力系数的数值大小将监测对象运行异常的原因标记为动力不足或速度设置异常。

工业机器人控制系统，工作时，对工业机器人进行运行分析：将工业机器人标记为监测对象，在监测对象运行结束之后，获取监测对象的位移数据WY与耗电数据HD，通过位移数据WY与耗电数据HD的数值大小对监测对象的运行过程是否满足要求进行判定；对监测对象运行过程中的状态进行检测分析：将监测对象的运行时长分割为若干个运行时段，获取运行时段内监测对象的温度数据WD、噪声数据ZS以及振动数据ZD并进行数值计算得到正时系数与波动系数，通过正时系数与波动系数的数值大小对监测对象的运行状态是否满足要求进行判定；对监测对象的运行异常进行管理分析并得到动力系数，通过动力系数的数值大小将监测对象运行异常的原因标记为动力不足或速度设置异常。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式ZT=α1*WD+α2*ZS+α3*ZD；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的状态系数；将设定的状态系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为5.48、3.25和2.14；

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的状态系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如状态系数与温度数据的数值成正比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (5)

1.工业机器人控制系统，其特征在于，包括控制平台，所述控制平台通信连接有运行监控模块、状态检测模块、异常分析模块以及存储模块；

所述运行监控模块用于对工业机器人进行运行分析：将工业机器人标记为监测对象，在监测对象运行结束之后，获取监测对象的位移数据WY与耗电数据HD；通过存储模块获取到位移阈值WYmin与耗电阈值HDmax，将位移数据WY、耗电数据HD分别与位移阈值WYmin、耗电阈值HDmax进行比较并通过比较结果对监测对象的运行过程是否满足要求进行判定；

所述状态检测模块用于在接收到状态检测信号后对监测对象运行过程中的状态进行检测分析：将监测对象的运行时长分割为若干个运行时段，获取运行时段内监测对象的温度数据WD、噪声数据ZS以及振动数据ZD并进行数值计算得到正时系数与波动系数，通过正时系数与波动系数的数值大小对监测对象运行状态是否满足要求进行判定；

所述异常分析模块用于在接收到异常分析信号后对监测对象的运行异常进行管理分析；

正时系数与波动系数的获取过程包括：对运行时段内监测对象的温度数据WD、噪声数据ZS以及振动数据ZD进行数值计算得到运行时段的状态系数ZT，通过存储模块获取到状态阈值ZTmax，将运行时段的状态系数ZT与状态阈值ZTmax进行比较：若状态系数ZT小于状态阈值ZTmax，则判定对应运行时段内监测对象的运行状态满足要求，将对应运行时段标记为正常时段；若状态系数ZT大于等于状态阈值ZTmax，则判定对应运行时段内监测对象的运行状态不满足要求，将对应运行时段标记为异常时段；将正常时段的数量与运行时段的数量的比值标记为正时系数；将所有运行时段的状态系数建立状态集合，对状态集合进行方差计算得到波动系数；

对监测对象在运行时长内的运行状态是否满足要求的判定过程包括：通过存储模块获取到正时阈值与波动阈值，将正时系数、波动系数分别与正时阈值、波动阈值进行比较：若正时系数小于正时阈值且波动系数小于波动阈值，则判定监测对象在运行时长内的运行状态满足要求，状态检测模块向控制平台发送外部检修信号，控制平台接收到外部检修信号后将外部检修信号发送至管理人员的手机终端；否则，判定监测对象在运行时长内的运行状态不满足要求，状态检测模块向控制平台发送内部检修信号，控制平台接收到内部检修信号后将内部检修信号发送至管理人员的手机终端；

所述异常分析模块对监测对象的运行异常进行管理分析的具体过程包括：获取监测对象在运行时长内位于移动状态下的时长并标记为移动时长YD，将监测对象的运行时长标记为YX，获取监测对象移动路径中的站点数量并标记为ZS，通过对YD、YX以及ZS进行数值计算得到监测对象的动力系数DL，通过存储模块获取到动力阈值DLmin，将动力系数DL与动力阈值DLmin进行比较：若动力系数DL小于动力阈值DL，则判定监测对象的异常原因为动力不足，异常分析模块向控制平台发送动力检修信号，控制平台接收到动力检修信号后将动力检修信号发送至管理人员的手机终端；若动力系数DL大于等于动力阈值DLmin，则判定监测对象的异常原因为速度设置异常，异常分析模块向控制平台发送速度调节信号，控制平台接收到速度调节信号后将速度调节信号发送至管理人员的手机终端。

2.根据权利要求1所述的工业机器人控制系统，其特征在于，位移数据WY的获取过程包括：通过位移传感器获取监测对象运行过程的总位移值并标记为位移数据WY；耗电数据HD的获取过程包括：在监测对象运行开始之前进行电量采集并标记为初始电量，在监测对象运行结束之后再次进行电量采集并标记为结束电量，将初始电量与结束电量的差值标记为耗电数据HD。

3.根据权利要求2所述的工业机器人控制系统，其特征在于，位移数据WY、耗电数据HD分别与位移阈值WYmin、耗电阈值HDmax进行比较的具体过程包括：若位移数据WY大于等于位移阈值WYmin且耗电数据HD小于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程满足要求；若位移数据WY小于位移阈值WYmin且耗电数据大于等于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程不满足要求，运行监控模块向控制平台发送状态检测信号，控制平台接收到状态检测信号后将状态检测信号发送至状态检测模块；若位移数据WY大于等于位移阈值WYmin且耗电数据HD大于等于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程耗电不合格，运行监控模块向控制平台发送漏电检测信号，控制平台接收到漏电检测信号后将漏电检测信号发送至管理人员的手机终端；若位移数据WY小于位移阈值WYmin且耗电数据HD小于耗电阈值HDmax，则判定监测对象的运行过程位移不合格，运行监控模块向控制平台发送异常分析信号，控制平台接收到异常分析信号后将异常分析信号发送至异常分析模块。

4.根据权利要求3所述的工业机器人控制系统，其特征在于，运行时段内监测对象的温度数据WD为运行时段内监测对象表面的温度最大值，运行时段内监测对象的噪声数据ZS为运行时段内监测对象发出的噪声最大分贝值，运行时段内监测对象的振动数据ZD为运行时段内监测对象主干振动频率最大值。

5.根据权利要求1-4任一项所述的工业机器人控制系统，其特征在于，该工业机器人控制系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：对工业机器人进行运行分析：将工业机器人标记为监测对象，在监测对象运行结束之后，获取监测对象的位移数据WY与耗电数据HD，通过位移数据WY与耗电数据HD的数值大小对监测对象的运行过程是否满足要求进行判定；

步骤二：对监测对象运行过程中的状态进行检测分析：将监测对象的运行时长分割为若干个运行时段，获取运行时段内监测对象的温度数据WD、噪声数据ZS以及振动数据ZD并进行数值计算得到正时系数与波动系数，通过正时系数与波动系数的数值大小对监测对象的运行状态是否满足要求进行判定；

步骤三：对监测对象的运行异常进行管理分析并得到动力系数，通过动力系数的数值大小将监测对象运行异常的原因标记为动力不足或速度设置异常。

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