CN117381776A - 一种机器手关节自动校正控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一般的控制或调节系统领域，具体涉及一种机器手关节自动校正控制系统，用于解决现有的智能机器手关节自动校正系统无法对机器手关节的实时监控以及对其异常情况进行分程度处理，机器手的操作精度和稳定性不高，对机器手的工作效率造成不利影响的问题；该自动校正控制系统，包括以下模块：位置设置模块、自动校准平台、关节监控模块、数据分析模块、异常报警模块以及位置校正模块；该自动校正控制系统能够实现对机器手关节的实时监控以及对其异常情况进行分程度处理，实现了机器手关节实时监测和自动调整，有效提高机器手的操作精度和稳定性，提高机器手的工作效率。

Description

一种机器手关节自动校正控制系统

技术领域

本发明涉及一般的控制或调节系统领域，具体涉及一种机器手关节自动校正控制系统。

背景技术

机器手是一种能够模拟人类手臂运动和操作能力的自动化设备，它通常由一系列的连杆、关节和末端执行器组成，可以在计算机的控制下实现各种复杂的动作，机器手的出现极大地提高了生产效率和质量，同时降低了工人的劳动强度和生产成本。

申请号为CN202210268228.3的专利公开了一种智能机器手关节自动校正系统及方法，包括数据采集单元、误差初判单元、误差二判单元、综合分析单元、定位分析单元、校正反馈单元、统计分析单元和显示终端；该发明是利用不同的方式对干扰因素信息进行反复且全面的判别分析，对智能机器手关节的位置进行精准的分析处理，在实现对影响智能机器手关节校正精度的干扰因素进行全面且准确的分析的同时，也提高智能机器手关节校正的精度性和高效性，但仍然存在以下不足之处：无法对机器手关节的实时监控以及对其异常情况进行分程度处理，机器手的操作精度和稳定性不高，对机器手的工作效率造成不利影响。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种机器手关节自动校正控制系统：通过位置设置模块对机械手进行参数设置，获得标准坐标点、标准路线，通过自动校准平台根据标准坐标点、标准路线控制机械手移动，通过关节监控模块对机器手关节进行监控，获取修正参数，修正参数包括重面值、偏离值以及路线值，通过数据分析模块根据修正参数获得修正系数，通过自动校准平台根据修正系数生成异常报警指令或位置校正指令，通过异常报警模块接收到异常报警指令后响起异常报警警报，通过位置校正模块接收到位置校正指令后对机器手关节进行校正，并对标准路线进行替换，并将替换后的标准路线发送至自动校准平台，解决了现有的智能机器手关节自动校正系统无法对机器手关节的实时监控以及对其异常情况进行分程度处理，机器手的操作精度和稳定性不高，对机器手的工作效率造成不利影响的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种机器手关节自动校正控制系统，其特征在于，包括：

位置设置模块，用于对机械手进行参数设置，获得标准坐标点、标准路线；

自动校准平台，用于根据标准坐标点、标准路线控制机械手移动，并生成关节监控指令，并将标准位置和关节监控指令发送至关节监控模块；

关节监控模块，用于接收到关节监控指令后对机器手关节进行监控，获取修正参数，并将修正参数发送至数据分析模块；其中，修正参数包括重面值CM、偏离值PL以及路线值LX；

其中，重面值CM通过获取标准位置和实测位置的轮廓图像，并将其分别标记为标准图像和实测图像，获取标准图像和实测图像的重合面积而得到的；

偏离值PL通过将角度值JDj、距离值JLj进行量化处理，提取角度值JDj、距离值JLj的数值，依据公式计算得到的；p1、p2分别为设定的角度值JDj、距离值JLj对应的预设比例系数；

路线值LX通过将重长值CCi、长度值CDi进行量化处理，提取重长值CCi、长度值CDi的数值，依据公式计算得到的；x1、x2分别为设定的重长值CCi、长度值CDi对应的预设比例系数；

数据分析模块，将重面值CM、偏离值PL以及路线值LX进行量化处理，提取重面值CM、偏离值PL以及路线值LX的数值，依据公式得到修正系数XZ，其中，γ为误差调节因子，e为数学常数，z1、z2以及z3分别为设定的重面值CM、偏离值PL以及路线值LX对应的预设权重因子，并将修正系数发送至自动校正平台。

作为本发明进一步的技术方案：所述位置设置模块获得标准坐标点、标准路线的具体过程如下：

在机械手上选择若干个位置采集点，并将其依次标记为采标点；其中，位置采集点为机械手上的随机位置以及每一个关节位置；

控制机械手从初始位置移动至预设工作位置，获取机械手停留在预设工作位置时采集点的坐标位置，并将其标记为标准坐标点；

将采标点跟随机械手从初始位置移动至标准坐标点的过程中的移动路线标记为标准路线。

作为本发明进一步的技术方案：实测位置获取方式为：通过接收到关节监控指令后对机器手关节进行监控，实时获取机械手达到预设工作位置时的位置，并将其标记为实测位置。

作为本发明进一步的技术方案：角度值的获取过程如下：

获取机械手上的关节，并将其依次标记为监测关节，获取监测关节连接的所有零件，并将其分别标记为监测零件；获取机械手处于实测位置时相邻监测零件之间的夹角读数，并将其标记为实测角度，获取机械手处于标准位置时相邻监测零件之间的夹角读数，并将其标记为标准角度，获取夹角读数、标准角度之间的差值，并将其标记为角度差，将同一个监测关节获得的所有的角度差求和并求取平均值，并将其标记为角度值。

作为本发明进一步的技术方案：距离值的获取过程如下：

获取机械手处于实测位置时监测关节的坐标，并将其标记为关节实测坐标，获取机械手处于标准位置时监测关节的坐标，并将其标记为关节标准坐标，获取关节实测坐标、关节标准坐标之间的距离，并将其标记为距离值。

作为本发明进一步的技术方案：重长值的获取过程如下：

关节监控模块获取采标点i跟随机械手从初始位置移动至实测位置的过程中的移动路线标记为实测路线，获取实测路线和标准路线的重合长度，并将其标记为重长值。

作为本发明进一步的技术方案：长度值得获取过程如下：

获取实测路线和标准路线的总长度，获取两者之间的长度差，并将其标记为长度值。

作为本发明进一步的技术方案：自动校准平台，还用于根据修正系数生成异常报警指令或位置校正指令，并将异常报警指令发送至异常报警模块；

异常报警模块，用于接收到异常报警指令后响起异常报警警报。

作为本发明进一步的技术方案：自动校准平台，还将位置校正指令发送至位置校正模块；

位置校正模块，用于接收到位置校正指令后对机器手关节进行校正，并对标准路线进行替换，并将替换后的标准路线发送至自动校准平台。

本发明的有益效果：

本发明的一种机器手关节自动校正控制系统，通过位置设置模块对机械手进行参数设置，获得标准坐标点、标准路线，通过自动校准平台根据标准坐标点、标准路线控制机械手移动，通过关节监控模块对机器手关节进行监控，获取修正参数，修正参数包括重面值、偏离值以及路线值，通过数据分析模块根据修正参数获得修正系数，通过自动校准平台根据修正系数生成异常报警指令或位置校正指令，通过异常报警模块接收到异常报警指令后响起异常报警警报，通过位置校正模块接收到位置校正指令后对机器手关节进行校正，并对标准路线进行替换，并将替换后的标准路线发送至自动校准平台；该自动校正控制系统首先对机械手的移动设置固定的标准坐标点、标准路线，之后机械手自动的按照设定好的预设参数进行运行，随着时间的推移，机器手关节可能会出现故障，从而会对机器手的操作精度和稳定性造成影响，从而对机器手关节进行监控，获取修正参数，根据修正参数获得的修正系数能够综合衡量机器手关节的异常情况，且修正参数越大表示异常程度越高，对机器手的操作精度和稳定性造成影响越大，越需要被校正修正，之后并根据修正系数对异常程度进行分级，若修正系数过大，表示异常程度为重度，需要异常报警并检修处理，若修正系数较大，表示异常程度为轻度，需要对机械手关节进行调节，对其标准路线进行重新设置并进行替换，使得机械手的移动路线得以修正；该自动校正控制系统能够实现对机器手关节的实时监控以及对其异常情况进行分程度处理，实现了机器手关节实时监测和自动调整，有效提高机器手的操作精度和稳定性，提高机器手的工作效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明中一种机器手关节自动校正控制系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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1：

请参阅图1所示，本实施例为一种机器手关节自动校正控制系统，包括以下模块：位置设置模块、自动校准平台、关节监控模块、数据分析模块、异常报警模块以及位置校正模块；

其中，所述位置设置模块用于对机械手进行参数设置，获得标准坐标点BDi、标准路线BXi，并将标准坐标点BDi、标准路线BXi发送至自动校准平台；

其中，所述自动校准平台用于根据标准坐标点BDi、标准路线BXi控制机械手移动，并生成关节监控指令，并将标准位置和关节监控指令发送至关节监控模块；还用于根据修正系数XZ生成异常报警指令或位置校正指令，并将异常报警指令发送至异常报警模块，将位置校正指令发送至位置校正模块；

其中，所述关节监控模块用于接收到关节监控指令后对机器手关节进行监控，获取修正参数，并将修正参数发送至数据分析模块；其中，修正参数包括重面值CM、偏离值PL以及路线值LX；

其中，所述数据分析模块用于根据修正参数获得修正系数XZ，并将修正系数XZ发送至自动校正平台；

其中，所述异常报警模块用于接收到异常报警指令后响起异常报警警报；

其中，所述位置校正模块用于接收到位置校正指令后对机器手关节进行校正，并对标准路线BXi进行替换，并将替换后的标准路线BXi发送至自动校准平台。

实施例2：

请参阅图1所示，本实施例为一种机器手关节自动校正控制系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1：位置设置模块在机械手上选择若干个位置采集点，并将其依次标记为采标点i，i=、……、n，n为自然数；其中，位置采集点为机械手上的随机位置以及每一个关节位置；

步骤S2：用户利用位置设置模块控制机械手从初始位置移动至预设工作位置，位置设置模块获取机械手停留在预设工作位置时采集点i的坐标位置，并将其标记为标准坐标点BDi，将采标点i跟随机械手从初始位置移动至标准坐标点BDi的过程中的移动路线标记为标准路线BXi，并将标准坐标点BDi、标准路线BXi发送至自动校准平台；

步骤S3：自动校准平台接收到标准坐标点BDi、标准路线BXi后将标准坐标点BDi、标准路线BXi设置为预设参数，并控制机械手后续工作按照预设参数移动，使得机械手从初始位置移动至预设工作位置，并将机械手的位置标记为标准位置，同时生成关节监控指令，并将标准位置和关节监控指令发送至关节监控模块；

步骤S4：关节监控模块接收到关节监控指令后对机器手关节进行监控，实时获取机械手达到预设工作位置时的位置，并将其标记为实测位置，获取标准位置和实测位置的轮廓图像，并将其分别标记为标准图像和实测图像，获取标准图像和实测图像的重合面积，并将其标记为重面值CM；

步骤S5：关节监控模块获取机械手上的关节，并将其依次标记为监测关节j，j=1、……、m，m为自然数，获取监测关节j连接的所有零件，并将其分别标记为监测零件；获取机械手处于实测位置时相邻监测零件之间的夹角读数，并将其标记为实测角度，获取机械手处于标准位置时相邻监测零件之间的夹角读数，并将其标记为标准角度，获取夹角读数、标准角度之间的差值，并将其标记为角度差，将同一个监测关节j获得的所有的角度差求和并求取平均值，并将其标记为角度值JDj；获取机械手处于实测位置时监测关节j的坐标，并将其标记为关节实测坐标，获取机械手处于标准位置时监测关节j的坐标，并将其标记为关节标准坐标，获取关节实测坐标、关节标准坐标之间的距离，并将其标记为距离值JLj；将角度值JDj、距离值JLj进行量化处理，提取角度值JDj、距离值JLj的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到偏离值PL，其中，p1、p2分别为设定的角度值JDj、距离值JLj对应的预设比例系数，p1、p2满足p1+p2=1，0＜p2＜p1＜1，取p1=0.64，p2=0.36；

步骤S6：关节监控模块获取采标点i跟随机械手从初始位置移动至实测位置的过程中的移动路线标记为实测路线SXi，获取实测路线SXi和标准路线BXi的重合长度，并将其标记为重长值CCi，获取实测路线SXi和标准路线BXi的总长度，获取两者之间的长度差，并将其标记为长度值CDi，将重长值CCi、长度值CDi进行量化处理，提取重长值CCi、长度值CDi的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到路线值LX，其中，x1、x2分别为设定的重长值CCi、长度值CDi对应的预设比例系数，x1、x2满足x1+x2=1，0＜x1＜x2＜1，取x1=0.25，x2=0.75；

步骤S7：关节监控模块将重面值CM、偏离值PL以及路线值LX发送至数据分析模块；

步骤S8：数据分析模块将重面值CM、偏离值PL以及路线值LX进行量化处理，提取重面值CM、偏离值PL以及路线值LX的数值，并将其代入公式中计算，依据公式得到修正系数XZ，其中，γ为误差调节因子，取γ=1.105，e为数学常数，z1、z2以及z3分别为设定的重面值CM、偏离值PL以及路线值LX对应的预设权重因子，z1、z2以及z3满足z2＞z3＞z1＞1.823，取z1=1.96，z2=2.85，z3=1.37；

步骤S9：数据分析模块将修正系数XZ发送至自动校正平台；

步骤S10：自动校正平台将修正系数XZ与预设的修正阈值XZy进行比较，修正阈值XZy包括一级修正阈值XZ1和二级修正阈值XZ2；若修正系数XZ≥一级修正阈值XZ1，则生成异常报警指令，并将异常报警指令发送至异常报警模块；若二级修正阈值XZ2≤修正系数XZ＜一级修正阈值XZ1，则生成位置校正指令，并将位置校正指令发送至位置校正模块；

步骤S11：异常报警模块接收到异常报警指令后响起异常报警警报；

步骤S12：位置校正模块接收到位置校正指令后，用户控制机械手从初始位置移动至标准位置，获取采标点i跟随机械手从初始位置移动至标准坐标点BDi的过程中的移动路线，并将其替换标准路线BXi，并将替换后的标准路线BXi发送至自动校准平台。

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。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种机器手关节自动校正控制系统，其特征在于，包括：

位置设置模块，用于对机械手进行参数设置，获得标准坐标点、标准路线；

自动校准平台，用于根据标准坐标点、标准路线控制机械手移动，并生成关节监控指令，并将标准位置和关节监控指令发送至关节监控模块；

关节监控模块，用于接收到关节监控指令后对机器手关节进行监控，获取修正参数，并将修正参数发送至数据分析模块；其中，修正参数包括重面值CM、偏离值PL以及路线值LX；

其中，重面值CM通过获取标准位置和实测位置的轮廓图像，并将其分别标记为标准图像和实测图像，获取标准图像和实测图像的重合面积而得到的；

偏离值PL通过将角度值JDj、距离值JLj进行量化处理，提取角度值JDj、距离值JLj的数值，依据公式 计算得到的；p1、p2分别为设定的角度值JDj、距离值JLj对应的预设比例系数；

路线值LX通过将重长值CCi、长度值CDi进行量化处理，提取重长值CCi、长度值CDi的数值，依据公式计算得到的；x1、x2分别为设定的重长值CCi、长度值CDi对应的预设比例系数；

数据分析模块，将重面值CM、偏离值PL以及路线值LX进行量化处理，提取重面值CM、偏离值PL以及路线值LX的数值，依据公式得到修正系数XZ，其中，γ为误差调节因子，e为数学常数，z1、z2以及z3分别为设定的重面值CM、偏离值PL以及路线值LX对应的预设权重因子，并将修正系数发送至自动校正平台。

2.根据权利要求1所述的一种机器手关节自动校正控制系统，其特征在于，所述位置设置模块获得标准坐标点、标准路线的具体过程如下：

在机械手上选择若干个位置采集点，并将其依次标记为采标点；其中，位置采集点为机械手上的随机位置以及每一个关节位置；

控制机械手从初始位置移动至预设工作位置，获取机械手停留在预设工作位置时采集点的坐标位置，并将其标记为标准坐标点；

将采标点跟随机械手从初始位置移动至标准坐标点的过程中的移动路线标记为标准路线。

3.根据权利要求1所述的一种机器手关节自动校正控制系统，其特征在于，实测位置获取方式为：通过接收到关节监控指令后对机器手关节进行监控，实时获取机械手达到预设工作位置时的位置，并将其标记为实测位置。

4.根据权利要求1所述的一种机器手关节自动校正控制系统，其特征在于，角度值的获取过程如下：

获取机械手上的关节，并将其依次标记为监测关节，获取监测关节连接的所有零件，并将其分别标记为监测零件；获取机械手处于实测位置时相邻监测零件之间的夹角读数，并将其标记为实测角度，获取机械手处于标准位置时相邻监测零件之间的夹角读数，并将其标记为标准角度，获取夹角读数、标准角度之间的差值，并将其标记为角度差，将同一个监测关节获得的所有的角度差求和并求取平均值，并将其标记为角度值。

5.根据权利要求4所述的一种机器手关节自动校正控制系统，其特征在于，距离值的获取过程如下：

获取机械手处于实测位置时监测关节的坐标，并将其标记为关节实测坐标，获取机械手处于标准位置时监测关节的坐标，并将其标记为关节标准坐标，获取关节实测坐标、关节标准坐标之间的距离，并将其标记为距离值。

6.根据权利要求5所述的一种机器手关节自动校正控制系统，其特征在于，重长值的获取过程如下：

关节监控模块获取采标点i跟随机械手从初始位置移动至实测位置的过程中的移动路线标记为实测路线，获取实测路线和标准路线的重合长度，并将其标记为重长值。

7.根据权利要求6所述的一种机器手关节自动校正控制系统，其特征在于，长度值得获取过程如下：

获取实测路线和标准路线的总长度，获取两者之间的长度差，并将其标记为长度值。

8.根据权利要求1所述的一种机器手关节自动校正控制系统，其特征在于，自动校准平台，还用于根据修正系数生成异常报警指令或位置校正指令，并将异常报警指令发送至异常报警模块；

异常报警模块，用于接收到异常报警指令后响起异常报警警报。

9.根据权利要求1所述的一种机器手关节自动校正控制系统，其特征在于，自动校准平台，还将位置校正指令发送至位置校正模块；

位置校正模块，用于接收到位置校正指令后对机器手关节进行校正，并对标准路线进行替换，并将替换后的标准路线发送至自动校准平台。