一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统的制作方法

    专利2025-04-22  19


    本发明涉及数据处理,更具体地说,本发明涉及一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统。


    背景技术:

    1、现有的加工数控机器人被广泛的应用到工业制造中,数控机器人可以节约人力资源,数控机床机器人力度足够,可以轻松解决重量级难题,并且机器人程序化操作,速度可调,机械手是根据指定的程序来运行的,修改程序内容,就可以控制数控机床机器人的动作,机器人还可以减少人为损耗,人工操作时,容易出现意外,工人受伤,或者是机器受损,数控机床机器人基本上能全面避免这些问题,数控机床机器人的操作速度,比人工操作更快,加上人工容易受情绪与身体状况的影响而影响效率,而机器可以24小时工作。

    2、然而,现有的数控机器人在实际使用过程中,仍然存在诸多不足,数控机器人在执行指令操作时,可能存在精度不够的情况,工作能力也容易发生改变,不仅如此还会受到运行环境稳定性的影响,需要人工进行精度调整和检修,目前市面上缺少完整的系统,对数控机器人进行全面准确的监管和调节,无法从机器人的工作数据入手,对机器人做出智能化评估,也无法对机器人进行智能化参数调整和工作路径优化,机器人的工作效率无法提高,生产成本无法得到减少。


    技术实现思路

    1、为了克服现有技术的上述缺陷,本发明的提供一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,通过对机器人的工作精度、工作能力以及工作环境稳定的性进行分析计算,对机器人的运行数据进行优化调节,以解决上述背景技术中提出的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:包括:数据采集模块、数据处理模块、误差分析模块、数据计算模块、数据整合模块、生产优化模块、调节监管模块、用户界面模块。

    3、数据采集模块:用于利用传感器采集工业机器人的工作数据、环境数据和行为数据,并将采集到的数据传输至数据处理模块;

    4、数据处理模块:用于对采集到的数据进行处理,包括数据清洗,数据去杂,数据提取,并将处理后的数据传输至误差分析模块;

    5、误差分析模块:用于利用正向运动学方法,对机器人位置数据进行处理和计算,计算出机器人的工作精度指数,并将计算出的数据传输至数据整合模块;

    6、数据计算模块:用于根据采集到的机器人工作数据和环境数据,计算出机器人的工作能力指数以及运行环境的稳定性指数,并将计算出的结果传输至数据整合模块;

    7、数据整合模块:用于接收系统计算出的机器人的工作精度指数、机器人的工作能力指数以及运行环境的稳定性指数,根据接收到的数据计算出机器人的工作评估系数,并将计算出的结果传输至生产优化模块;

    8、生产优化模块:用于根据机器人的工作评估系数,利用多种算法优化机器人的加工过程、路径规划和生产效率,并将调整优化后的数据传输至调节监管模块和用户界面模块;

    9、调节监管模块:用于根据数据优化结果,下发调节指令至机器人控制器,对机器人进行操作控制;

    10、用户界面模块:用于接收和显示机器人的状态信息,用户通过用户界面进行交互和数据设定。

    11、优选的,数据采集模块用于利用传感器采集工业机器人的工作数据、环境数据和行为数据,所述数据采集模块具体包括:

    12、工作数据采集单元:利用传感器采集机器人的工作数据,具体包括:加工时间、速度、反应时间、加工t时间段所需能量,工程量完成数、工作问题数;

    13、机器人行为数据采集单元:利用传感器获取机器人的位置数据,包括:关节个数、关节旋转角度、力臂偏移量、力臂长度、力臂旋转角度;

    14、环境数据获取单元:利用各类传感器监测,机器人工作环境的各类数据,具体包括:环境温度差、湿度差、平均温度、平均湿度,机器人振动幅度最大差值、震动次数、环境压力最大差值;

    15、数据传输单元:将采集到的数据传输至数据处理模块。

    16、优选的,数据处理模块用于对采集到的数据进行处理,包括数据清洗,数据去杂,数据提取,所述数据处理模块具体包括:

    17、数据清洗单元:对采集到的数据进行初步清洗,检查数据是否存在缺失值、异常值或重复值,去除无效或错误的数据;

    18、数据去杂单元:在数据清洗之后,需要对数据进行去杂处理,通过筛选或过滤的方式去除采集到的数据中包含其他传感器的数据或噪声数据;

    19、数据提取单元:根据具体的需求,根据时间戳或其他标识符来提取特定时间段或特定位置的数据,并从清洗和去杂后的数据中提取需要的数据。

    20、优选的,误差分析模块用于利用正向运动学方法,对机器人位置数据进行处理和计算,计算出机器人的工作精度指数,所述误差分析模块具体包括:

    21、坐标系校准单元:对采集到的位置数据进行坐标系校准,确保所有数据都参考同一个坐标系,使用最小二乘法,将待校准数据与参考数据进行匹配,将待校准位置数据与目标位置数据进行对齐,根据对齐结果,进行坐标转换,

    22、姿态误差计算单元:获取加工过程的目标姿态值和目标位置值,使用正向运动学方法,通过机器人的位置数据计算出实际达到的姿态和位置,将实际姿态和位置与目标姿态和位置进行比较,计算出误差指数为:,

    23、其中tn表示有n各关节的机器人在基坐标中的位置与方向,是一个变换矩阵,,αi-1代表力臂长度,ai-1代表力臂旋转角度,di-1代表力臂偏移量,代表关节旋转角度,x代表关节在三维坐标下的横坐标,z代表关节在三维坐标下的竖坐标;

    24、工作精度计算单元:根据各关节及力臂的误差指数,计算出整个机器人的工作精度指数为:,其中tnmax为计算出的误差指数中的最大误差。

    25、优选的,数据计算模块用于根据采集到的机器人工作数据和环境数据,计算出机器人的工作能力指数以及运行环境的稳定性指数,所述数据计算模块具体包括:

    26、能力指数计算单元:根据采集到的机器人的工作数据,计算出机器人加工时的工作能力指数为:,其中tn为加工时间、vn为速度、en为反应时间、wn加工t时间段所需能量,yn为工程量完成数、rn工作问题数,a1<0,a2为一次项系数,a3为常数;

    27、环境稳定性指数计算单元:利用采集到的机器人工作环境的基础数据,计算出机器人运行环境的稳定性指数为:,其中dn为环境温度差、fn为湿度差、un为平均温度、sn为平均湿度,gn为机器人振动幅度最大差值、bn为震动次数、hn为环境压力最大差值;

    28、数据传输单元:将计算出的数据传输至数据整合模块。

    29、优选的,数据整合模块用于接收系统计算出的机器人的工作精度指数、机器人的工作能力指数以及运行环境的稳定性指数,根据接收到的数据计算出机器人的工作评估系数,所述数据整合模块具体包括:

    30、数据接收单元:接收系统传输的机器人的工作精度指数、机器人的工作能力指数以及运行环境的稳定性指数;

    31、整合单元:将接收的数据进行整合计算,计算出机器人工作时的工作评估系数为:。

    32、优选的,生产优化模块用于根据机器人的工作评估系数,利用多种算法优化机器人的加工参数、路径规划和生产效率,所述生产优化模块具体包括:

    33、数据判断单元:根据计算出的机器人工作评估系数与预设值进行对比,判断机器人的工作评估系数是否合格,并调取不合格机器人的基础数据信息;

    34、加工参数优化单元:利用数据分析和统计方法,通过迭代优化,逐步调整加工参数,使得加工过程达到最佳效果,并记录调试结果,分析加工过程中的关键参数对加工效率的影响,并运用优化算法搜索最优的加工参数组合,通过迭代优化,逐步调整加工参数,使得加工过程达到最佳效果;

    35、生产效率改进单元:通过数据分析,识别出生产过程中的瓶颈和不必要的等待时间,找出生产效率的提升空间,根据等待时间,提出改进措施,具体措施包括:优化生产流程、减少工件切换时间、合理安排机器人调度;

    36、路径优化单元:基于工件形状和加工要求,通过算法和模型进行路径规划,找到最优的加工路径, 考虑加工过程中的约束条件,进行路径规划优化,具体过程为:确定工作空间和目标、建立工作空间模型、确定路径规划算法、设置起点和终点、碰撞检测生成路径以及优化路径。

    37、优选的,调节监管模块用于根据数据优化结果,下发调节指令至机器人控制器,对机器人进行操作控制,所述调节监管模块具体包括:

    38、指令生成单元:用于根据生产优化的结果,生成调节指令;

    39、指令下发单元:通过控制中心与机器人控制器进行通信,生成的调节指令下发给控制中心,控制中心根据指令对机器人进行操作控制;

    40、调节监测单元:重新采集机器人调节后的工作数据,计算出机器人的工作精度指数、机器人的工作能力指数、运行环境的稳定性指数以及工作评估系数,将工作评估系数与预设值进行对比,判断机器人的工作评估系数是否合格,若不合格,则继续进行调节监管,直至工作评估系数合格。

    41、优选的,用户界面模块用于接收和显示机器人的状态信息,用户通过用户界面进行交互和数据设定,所述用户界面模块具体包括:

    42、状态展示单元:在用户界面上显示机器人的状态信息,包括位置、速度、电量、加工参数、路径规划结果;

    43、用户交互单元:用户通过文本框输入目标位置,通过下拉菜单选择加工程序,系统将用户输入的指令或参数传递给控制中心进行处理;

    44、用户反馈单元:用于提供反馈信息,包括操作成功提示、任务完成提示。

    45、本发明的技术效果和优点:

    46、本发明通过数据采集和处理模块,能够实时获取机器人运动数据和环境数据,实时监控生产过程,通过数据处理和计算模块,能够对数据进行准确的处理和计算,提高调节指令的准确性和可行性,通过生产优化模块和调节监管模块,能够自动化地对生产过程进行优化和调节,减少人工干预,通过生产优化模块的优化策略,能够提高生产效率,降低生产成本,提升产品质量,通过用户界面模块,能够提供直观的界面展示,方便用户进行配置、监控和管理,本发明能够实现实时监控和调节机器人的运动过程,提高生产效率和产品质量,降低生产成本,并提供用户友好的界面进行配置和管理。


    技术特征:

    1.一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,其特征在于:包括:

    2.根据权利要求1所述的一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,其特征在于:所述数据采集模块用于利用传感器采集工业机器人的工作数据、环境数据和行为数据,所述数据采集模块具体包括:

    3.根据权利要求1所述的一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,其特征在于:所述数据处理模块用于对采集到的数据进行处理,包括数据清洗,数据去杂,数据提取,所述数据处理模块具体包括:

    4.根据权利要求1所述的一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,其特征在于:所述误差分析模块用于利用正向运动学方法,对机器人位置数据进行处理和计算,计算出机器人的工作精度指数,所述误差分析模块具体包括:

    5.根据权利要求1所述的一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,其特征在于:所述数据计算模块用于根据采集到的机器人工作数据和环境数据,计算出机器人的工作能力指数以及运行环境的稳定性指数,所述数据计算模块具体包括:

    6.根据权利要求1所述的一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,其特征在于:所述数据整合模块用于接收系统计算出的机器人的工作精度指数、机器人的工作能力指数以及运行环境的稳定性指数,根据接收到的数据计算出机器人的工作评估系数,所述数据整合模块具体包括:

    7.根据权利要求1所述的一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,其特征在于:所述生产优化模块用于根据机器人的工作评估系数,利用多种算法优化机器人的加工参数、路径规划和生产效率,所述生产优化模块具体包括:

    8.根据权利要求1所述的一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,其特征在于:所述调节监管模块用于根据数据优化结果,下发调节指令至机器人控制器,对机器人进行操作控制,所述调节监管模块具体包括:

    9.根据权利要求1所述的一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,其特征在于:所述用户界面模块用于接收和显示机器人的状态信息,用户通过用户界面进行交互和数据设定,所述用户界面模块具体包括:


    技术总结
    本发明公开了一种工业用的加工数控机器人的调节监管系统,具体涉及数据处理技术领域,包括:数据采集模块、数据处理模块、误差分析模块、数据计算模块、数据整合模块、生产优化模块、调节监管模块、用户界面模块,系统通过对机器人的工作数据,运行环境数据进行分析计算,并对机器人进行智能优化调节,可以提高生产效率、提升产品质量、降低生产成本、实现自动化操作、实时监控和反馈、数据分析和决策支持、用户友好界面、具有可靠性和稳定性,可以提升企业的竞争力和生产效益,本发明能够实现实时监控和调节机器人的运动过程,提高生产效率和产品质量,降低生产成本,并提供用户友好的界面进行配置和管理。

    技术研发人员:王明哲,唐浩
    受保护的技术使用者:徐州勤跃智能科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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