本发明涉及协同控制系统,尤其涉及基于实时操作的多执行机构协同系统以及生产线。
背景技术:
1、在厨具制造领域,多执行机构协同控制技术广泛应用于切割、冲压、成型、焊接及装配等工序。传统厨具生产线通常采用独立控制的执行机构,各工序间缺乏实时数据交互与动态调整机制。例如,在不锈钢锅具的生产过程中,机械臂负责金属板材的精确切割,传送带需同步运输半成品至冲压工位,而焊接机器人需根据部件位置实时调整焊接路径。然而,现有系统多依赖非实时通信网络,导致工序间协同效率低下,易产生累积误差。例如,切割机械臂的位置偏差可能导致后续冲压定位不准确,而焊接机器人的力矩输出偏差会引发焊接不牢或变形问题。此外,现有技术中磨合误差的阈值设定多基于静态规则,无法适应不同型号厨具生产的动态需求,常导致误停机或质量缺陷。
2、现有专利公开了一种多移动机械臂装置协同控制系统及指令通信方法(公开号cn111761587a),其中多移动机械臂装置协同控制系统包括:终端、服务器、若干下位机和若干移动机械臂装置。该专利所公开的协同控制系统中不仅存在上述提出的问题,还存在磨合误差的报警阈值通常基于人工经验或静态规则设定,缺乏对历史数据和实时工况的适应性,这种问题就可能导致误判或漏判而影响生产效率与设备安全。
技术实现思路
1、本发明为解决现存的技术问题而提供基于实时操作的多执行机构协同系统以及生产线,解决了上述背景技术中的问题。
2、为解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,更具体的说是基于实时操作的多执行机构协同系统以及生产线,包括:
3、数据采集模块,配置在多执行机构协同控制环境中,采集当前执行机构的运动参数以及上一级执行机构的偏差率;
4、本地模型模块,与所述数据采集模块通信连接,用于接收所述运动参数以分析当前执行机构的运动状态;并根据采集的上一级执行机构的偏差率及其他机构参数,计算当前执行机构在当前运行状态下的偏差率;
5、动作优化决策模块,与所述本地模型模块连接,基于本地模型预测技术,根据所述偏差率与预设阈值的比较结果,判断是否对当前执行机构进行动作优化;
6、动作反馈模块,与所述动作优化决策模块连接,用于将优化指令反馈至当前执行机构,以调整其运动状态;
7、实时通信传输模块,配置为:
8、 1)、将优化后的当前执行机构运动状态参数传输至下一级执行机构的控制系统;
9、 2)、接收上一级执行机构的本地模型模块计算的偏差率并传递至当前执行机构的本地模型模块;
10、 3)、将当前执行机构的偏差率传递至下一级执行机构的本地模型模块。
11、更进一步的,所述的运动参数与被采集的单个执行机构信息绑定。
12、更进一步的,所述运动参数包括空间维度偏差信息和力矩输出偏差信息。
13、更进一步的,所述本地模型根据上一级执行机构配合该机构运行的偏差率,与该当前执行机构实际位置与目标位置的欧氏距离偏差来获取总修正积,并根据该当前执行机构实际输出力矩与期望值的百分比偏差来对所述总修正积进行补偿,以获取该当前执行机构在此次运行状态下的偏差率;
14、其中,所述本地模型获取该当前执行机构在此次运行状态下的偏差率计算公式为:
15、;
16、式中,表示该当前执行机构在此次运行状态下的偏差率;用于综合量化当前机构的协同控制误差,用于判断是否需进行动作优化。
17、表示上一级执行机构配合该机构运行的偏差率;用于反映上游机构累积的协同误差对当前机构的影响。
18、表示该当前执行机构实际位置与目标位置的欧氏距离偏差;表示该当前执行机构实际输出力矩与期望值的百分比偏差。其中,、、分别表示用来调整、、的模型灵敏度。
19、其中,表示该本地模型中的总修正积;并且该总修正积融合上游偏差率与位置偏差,从而反映累积误差与空间定位精度的耦合影响。
20、表示用于该总修正积进行补偿的补偿值。该补偿值基于力矩偏差对总修正积进行动态补偿,力矩偏差越大,补偿值越小,偏差率g也就越大。
21、更进一步的,当偏差率超过设定阈值时,则表示该当前执行机构与上一级执行机构之间的磨合误差足以影响设备的生产与使用;
22、当偏差率不足设定阈值时,则表示该当前执行机构与上一级执行机构之间的磨合误差不会影响设备的生产与使用。
23、更进一步的,所述本地模型计算该当前执行机构实际位置与目标位置的欧氏距离偏差,有:
24、;
25、式中,、、分别表示该当前执行机构的实际位置坐标,单位㎜;、、分别表示该当前执行机构的目标位置坐标,单位㎜。
26、更进一步的,所述本地模型计算该当前执行机构实际输出力矩与期望值的百分比偏差,有:
27、;
28、式中,表示该当前执行机构的实际输出力矩,单位;表示该当前执行机构的目标输出力矩,单位。
29、更进一步的,所述本地模型预测技术,用于根据过量的样本数据以及反馈,来给出能够反应当前执行机构与上一级执行机构之间的磨合误差足以影响设备生产与使用的阈值。
30、更进一步的,基于实时操作的多执行机构协同生产线,包括有:本级流水线、本级执行台、本级执行机构、上一级流水线以及厨具。
31、本发明提供的基于实时操作的多执行机构协同系统以及生产线,相比现有技术,本方法取得的效果有:
32、1、本发明通过三维空间中的欧氏距离公式精确量化执行机构的位置偏差,为偏差率计算提供基础数据,确保位置控制的准确性,并且避免了多个实施操作系统协同工作时因累积误差导致协同控制失效。
33、2、本发明通过百分比偏差公式评估实际力矩与目标力矩的差异,确保力矩输出的稳定性,以此来防止因力矩偏差过大导致机械臂负载不均或设备损坏。
34、3、本发明通过结合位置偏差、力矩偏差及上一级执行机构的偏差率,动态计算当前偏差率,全面评估执行机构的状态,并且通过综合参数判断是否需要优化动作,提升系统自适应能力。
35、4、本发明通过大量样本数据确定阈值,实现设备状态的智能分类,包括红色报错、黄色警告、绿色通过,这样能够提前预警潜在故障,减少停机时间,保障生产效率。
1.基于实时操作的多执行机构协同系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的基于实时操作的多执行机构协同系统,其特征在于:所述的运动参数与被采集的单个执行机构信息绑定。
3.根据权利要求1所述的基于实时操作的多执行机构协同系统,其特征在于:所述运动参数包括空间维度偏差信息和力矩输出偏差信息。
4.根据权利要求1所述的基于实时操作的多执行机构协同系统,其特征在于:所述本地模型根据上一级执行机构配合该机构运行的偏差率,与该当前执行机构实际位置与目标位置的欧氏距离偏差来获取总修正积;
5.根据权利要求4所述的基于实时操作的多执行机构协同系统,其特征在于:当偏差率超过设定阈值时,则表示该当前执行机构与上一级执行机构之间的磨合误差足以影响设备的生产与使用;
6.根据权利要求4所述的基于实时操作的多执行机构协同系统,其特征在于:所述本地模型计算该当前执行机构实际位置与目标位置的欧氏距离偏差,有:
7.根据权利要求4所述的基于实时操作的多执行机构协同系统,其特征在于:所述本地模型计算该当前执行机构实际输出力矩与期望值的百分比偏差,有:
8.根据权利要求1或5所述的基于实时操作的多执行机构协同系统,其特征在于:所述本地模型预测技术,用于根据过量的样本数据以及反馈,来给出能够反应当前执行机构与上一级执行机构之间的磨合误差足以影响设备生产与使用的阈值。
9.基于实时操作的多执行机构协同生产线,其特征在于,应用于权利要求1-8任一项所述的基于实时操作的多执行机构协同系统,所述的基于实时操作的多执行机构协同生产线,包括有:本级流水线(1)、本级执行台(3)、本级执行机构(4)、上一级流水线(2)以及厨具(5)。