一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂制造技术

本发明专利技术涉及机械臂精度补偿技术领域，特别涉及一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂，机械臂本体和安装在所述机械臂本体底部的控制系统，所述控制系统包括力控模块、自适应模块和精度补偿模块，所述力控模块用于监控所述机械臂本体，所述自适应模块用于提高所述机械臂本体的工作精度，所述精度补偿模块用于补偿所述机械臂本体在不同深度下产生的误差值。本发明专利技术的目的是提供一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂，具有精度补偿能力优越和学习能力强的优点。和学习能力强的优点。和学习能力强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂


[0001]本专利技术涉及机械臂精度补偿
，特别涉及一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂。

技术介绍

[0002]随着人工智能技术与智能制造行业的发展和机器人应用领域的不断扩大，人们对机器人性能的要求也越来越高，其中定位精度是衡量机器人性能好坏的重要指标之一，定位精度可分为重复定位精度和绝对定位精，重复定位精度是指机器人末端执行器重复往返相同位置和方向的能力，绝对定位精度是指机器人末端执行器实际位姿与控制器预期位姿的接近程度，是否能精准地移动到所指定位置的能力；工业机器人普遍具有较高的重复定位精度,但是机器人的绝对定位精度比较低，90％的位姿误差来源于机器人的运动学几何参数精度误差，加上机器人的本体结构和使用环境等因素的影响，长期稳定性差，较难适应许多高精度制造领域的工作，此外在精密装配过程中，绝对定位精度低可能导致机器人末端的装配零件与精密零件发生碰撞，容易造成零件损伤的问题等。
[0003]在深海探测时，难免会存在需要使用机械臂的情况，比如在深海采集物资或生物时，需要机械臂具有足够高的精度补偿能力，否则会损坏宝贵的物资，甚至引发危险，为此，提供了一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂，具有精度补偿能力优越和学习能力强的优点。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂，机械臂本体和安装在所述机械臂本体底部的控制系统，所述控制系统包括力控模块、自适应模块和精度补偿模块，所述力控模块用于监控所述机械臂本体，所述自适应模块用于提高所述机械臂本体的工作精度，所述精度补偿模块用于补偿所述机械臂本体在不同深度下产生的误差值；
[0007]所述力控模块包括力控数据库模块、力控软件模块、力控硬件模块和力控网关模块，所述力控数据库模块用于存储信息，所述力控软件模块、力控硬件模块和力控网关模块组合创建动态人机界面，所述动态人机界面用于监控、采集和传输所述机械臂本体的运动信息，所述力控网关模块包括第一网关、第二网关和第三网关，所述第一网关、第二网关和第三网关均固定安装在所述精度补偿模块的内部；
[0008]所述精度补偿模块包括关节级补偿模块、运动学级补偿模块、非运动学级补偿模块和计算模块，所述计算模块包括第一计算单元、第二计算单元和第三计算单元，所述第一计算单元用于计算所述关节级补偿模块的补偿值，所述第二计算单元用于计算所述运动学级补偿模块的补偿值，所述第三计算单元用于计算所述非运动学级补偿模块的补偿值；
[0009]所述关节级补偿模块用于确定所述机械臂本体的关节转角输出值与关节编码器
输出值之间的关系，并将信息通过所述第一网关传输至所述第一计算单元进行计算补偿；
[0010]所述运动学级补偿模块用于确定描述所述机械臂各连杆的几何参数的运动学模型，并将信息通过第二网关传输至所述第二计算单元进行计算；
[0011]所述非运动学级补偿模块用于标定所述机械臂本体各连杆的惯性特征、关节及连杆的柔性误差、传动机构的间隙和摩擦，并将信息通过第三网关传输至第三计算单元进行计算；
[0012]所述精度补偿模块补偿值计算完成后将补偿信息传输至所述机械臂本体进行补偿，同时将所述补偿信息备份至所述力控数据库模块，并标记时间及深度信息。
[0013]进一步的，所述自适应模块还包括预判模块，所述预判模块根据所述机械臂本体的下潜深度，在所述力控数据库模块匹配相同深度时，所述机械臂本体需要的补偿值进行预补偿。
[0014]进一步的，所述第一计算单元采用关节误差分类的补偿计算方法，所述第二计算单元采用几何建模与标定的补偿计算方法，所述第三计算单元采用基于关节空间网格分割的补偿计算方法
[0015]进一步的，所述控制系统还包括报错模块，所述报错模块用于所述机械臂本体进行错误补偿时进行报错标记，所述报错标记、机械臂本体所处深度和时间都将被整合为补偿问题发送至所述力控数据库模块内。
[0016]进一步的，所述补偿问题都将被标注并显示在所述动态人机界面上。
[0017]进一步的，所述补偿问题在得到解决后将与正确的补偿值共同存储，并标记解决过程及解决方案。
[0018]进一步的，所述机械臂本体的顶部设置有警报装置，所述警报装置在所述机械臂本体遇到运行故障时起报警作用。
[0019]进一步的，所述机械臂本体的每个连杆内部均固定安装有监控装置，所述监控装置用于监控所述连杆是否存在损坏漏水的情况。
[0020]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]1.通过力控模块中的第一网关、第二网关和第三网关的设置，将PLC控制系统与数据采集系统隔离，能够起到同时收集机械臂本体三种等级的补偿信息的效果，便于信息整理；
[0022]2.现有的机械臂都为实时误差计算或提前计算误差值，费事费力，通过自适应模块的设置，能够起到提高机械臂学习能力的效果，使机械臂在长期使用中不断完善信息，提高机械臂的补偿准确率；
[0023]3.通过报错模块的设置，能够起到记录解决方案的效果，遇到问题时，解决问题需要时间，将解决方案记录下来，可以便于后者进行学习，也可减少再次遇到相同问题时，解决问题的时间，提高工作效率。
附图说明
[0024]图1是本实施例中一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂结构示意图；
[0025]图2是本实施例中用于体现控制系统的结构示意图；
[0026]图3是本实施例中用于体现精度补偿模块的结构示意图。
[0027]图中，100、机械臂本体；200、控制系统；210、力控模块；220、自适应模块；230、精度补偿模块；231、关节级补偿模块；232、运动学级补偿模；233、非运动学级补偿模。
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0029]其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定中心的方向。
[0030]实施例：一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂器，如图1
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3所示，控制系统200安装在所示机械臂本体100的底部，所述力控模块210用于监控所述机械臂本体100，所述自适应模块220用于提高所述机械臂本体100的工作精度，所述自适应模块220还包括预判模块，所述预判模块根据所述机械本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于力控和精度补偿的海洋探测器机械臂，包括机械臂本体(100)和安装在所述机械臂本体(100)底部的控制系统(200)，其特征在于：所述控制系统(200)包括力控模块(210)、自适应模块(220)和精度补偿模块(230)，所述力控模块(210)用于监控所述机械臂本体(100)，所述自适应模块(220)用于提高所述机械臂本体(100)的工作精度，所述精度补偿模块(230)用于补偿所述机械臂本体(100)在不同深度下产生的误差值；所述力控模块(210)包括力控数据库模块、力控软件模块、力控硬件模块和力控网关模块，所述力控数据库模块用于存储信息，所述力控软件模块、力控硬件模块和力控网关模块组合创建动态人机界面，所述动态人机界面用于监控、采集和传输所述机械臂本体(100)的运动信息，所述力控网关模块包括第一网关、第二网关和第三网关，所述第一网关、第二网关和第三网关均固定安装在所述精度补偿模块(230)的内部；所述精度补偿模块(230)包括关节级补偿模块(231)、运动学级补偿模块(232)、非运动学级补偿模块(233)和计算模块(234)，所述计算模块(234)包括第一计算单元、第二计算单元和第三计算单元，所述第一计算单元用于计算所述关节级补偿模块(231)的补偿值，所述第二计算单元用于计算所述运动学级补偿模块(232)的补偿值，所述第三计算单元用于计算所述非运动学级补偿模块(233)的补偿值；所述关节级补偿模块(231)用于确定所述机械臂本体(100)的关节转角输出值与关节编码器输出值之间的关系，并将信息通过所述第一网关传输至所述第一计算单元进行计算补偿；所述运动学级补偿模块(232)用于确定描述所述机械臂各连杆的几何参数的运动学模型，并将信息通过第二网关传输至所述第二计算单元进行计算；所述非运动学级补偿模块(233)用于标定所述机械臂本体(100)各连杆的惯性特征、关节及连杆的柔性误差、传动机构的间隙和摩擦，并将信息通过第三网关传输至第三计算单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬松，张祺，李春雨，李坤，陈君，
申请(专利权)人：北京星天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：