【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂智能控制，具体涉及一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统。
技术介绍
1、自动化蛋糕切割的机械臂是一种用于在工业或商业环境中自动执行蛋糕切割任务的机器人系统，其中根据设定程序执行机械臂控制指令的控制系统是整个自动化过程的关键部分，负责管理机械臂的运动、切割参数和执行切割任务。一般控制系统使用反馈控制的方法，根据视觉系统提供的信息调整机械臂的运动和切割动作，以确保精确的切割。但是控制系统操控机械臂执行程序指令时，在机械臂运动过程中存在惯性振动和机械振动，导致机械臂对控制指令的执行度较差，这可能对于切割过程产生一定的偏移影响，尤其对于切割面积较小、且易形变的物体偏移影响更大。现有利用卡尔曼滤波对机械臂运动偏移进行实时补偿的方法，但需要利用大量传感器获取机械臂运行状态数据来作为卡尔曼滤波的输入参数，但多传感器数据维度大、处理复杂度高、容错率低，这会导致机械臂对控制指令的响应度严重下滑，甚至可能产生更严重的偏移问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，以解决现有机械臂运动过程中存在运动偏移时，利用多维机械臂运行状态数据对机械臂进行反馈控制的方法存在补偿精度较差、机械臂对控制指令的响应度低的问题。
2、本专利技术的一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统采用如下技术方案：
3、本专利技术一个实施例提供了一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，该方法包括以下步骤：
4、数据采集模块：获取机械臂所有历史切
5、预测模块：将所有历史切割记录划分为拟合集与验证集，根据历史切割记录的每个动作指令的所有轴部件的控制数据得到所有历史切割记录的每个动作指令的运行参数，根据每个历史切割记录的所有动作指令的运行参数得到每个历史切割记录的指令复杂度；根据拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度与所有切割目标切割面复杂度得到指令影响因子，根据拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度、所有切割目标切割面复杂度、以及指令影响因子得到第一预测函数，根据第一预测函数与验证集中所有切割目标切割面复杂度得到第一预测残差集；
6、根据每个历史切割记录的每个动作指令的振动传感器信号得到每个历史切割记录的每个动作指令的阻尼特征，根据拟合集中所有历史切割记录的所有动作指令的运行参数与所有动作指令的阻尼特征得到第二预测函数，根据第二预测函数以及验证集中所有历史切割记录的所有动作指令的运行参数得到第二预测残差集；
7、根据第一预测残差集和第二预测残差集得到转移因子；
8、控制补偿模块：获取待切割目标切割面复杂度，根据待切割目标切割面复杂度以及第一预测函数得到待切割目标的指令复杂度预测值，根据转移因子以及待切割目标的指令复杂度预测值得到第二预测函数输入值，根据第二预测函数输入值和第二预测函数得到待切割目标每个动作指令的阻尼特征预测值，根据待切割目标每个动作指令的阻尼特征预测值得到待切割目标每个动作指令的所有轴部件调节后的控制数据。
9、进一步的，所述根据所有切割目标的切割面图像得到所有切割目标切割面复杂度，包括：
10、利用canny边缘检测获取每个切割目标的切割面图像中切割目标的所有边缘线，在所有边缘线中获取最外侧的闭合边缘线记为表面边缘轮廓线，并将切割目标的表面边缘轮廓线包围的面积记为切割目标的面积；作切割目标表面边缘轮廓线的最小外接圆，获取最小外接圆的面积，将切割目标的面积与切割目标表面边缘轮廓线的最小外接圆面积的比值作为切割目标切割面的复杂度。
11、进一步的，所述根据历史切割记录的每个动作指令的所有轴部件的控制数据得到所有历史切割记录的每个动作指令的运行参数，根据每个历史切割记录的所有动作指令的运行参数得到每个历史切割记录的指令复杂度，包括：
12、获取所有历史切割记录的所有动作指令的每个轴部件的控制数据，所述每个轴部件的控制数据包括轴部件的旋转角度、伸缩长度；
13、获取所有历史切割记录的所有动作指令的运行参数：
14、
15、其中，r代表任意一个历史切割记录的第r个动作指令，kr代表任意一个历史切割记录的第r个动作指令的运行参数，i代表第r个动作指令中的第i个轴部件，pr代表第r个历史切割记录的动作指令总数量，ci代表第i个轴部件在所有历史切割记录的所有动作指令中执行控制指令的次数，m代表所有历史切割记录的所有动作指令总数量，代表任意一个历史切割记录的第r个动作指令中第i个轴部件的旋转角度，代表任意一个历史切割记录的第r个动作指令中第i个轴部件的伸缩长度，代表第i个轴部件的最大伸缩长度，log2代表以2为底数的对数函数；
16、根据任意一个历史切割记录的所有动作指令的运行参数，得到每一个历史切割记录的指令复杂度：
17、
18、其中，j代表第j个历史切割记录，ωj代表第j个历史切割记录的指令复杂度，r代表任意一个历史切割记录的第r个动作指令，pj代表第j个历史切割记录的所有动作指令总数量，kr,j代表第j个历史切割记录的第r个动作指令的运行参数，代表第j个历史切割记录的所有动作指令的运行参数的平均值。
19、进一步的，所述根据拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度与所有切割目标切割面复杂度得到指令影响因子，包括：
20、获取拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度；
21、获取拟合集中所有切割目标切割面复杂度；
22、
23、其中，a代表拟合集，wa代表拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度，ha代表拟合集中所有切割目标切割面复杂度，代表拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度的标准差，代表拟合集中所有切割目标切割面复杂度的标准差，γ代表指令影响因子，cov(wa,ha)代表拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度与切割目标切割面复杂度的协方差。
24、进一步的，所述根据拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度、所有切割目标切割面复杂度、以及指令影响因子得到第一预测函数，根据第一预测函数与验证集中所有切割目标切割面复杂度得到第一预测残差集，包括：
25、将拟合集中所有切割目标切割面复杂度作为自变量，将拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度作为因变量，利用最小二乘法对拟合集中所有历史切割数据进行多项式拟合，拟合结果为一元多项式，记为f(u)，根据f(u)得到第一预测函数：
26、e(u)＝f(u)+(ωmin×γ)
27、对于拟合集，其中，u代表拟合集中任意一个历史切割记录的切割目标切割面复杂度，γ代表指令影响因子，ωmin代表拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度中的最小值，e(u)代表拟合集中任意一个历史切割记录的指令复杂度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据所有切割目标的切割面图像得到所有切割目标切割面复杂度，包括：
3.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据历史切割记录的每个动作指令的所有轴部件的控制数据得到所有历史切割记录的每个动作指令的运行参数，根据每个历史切割记录的所有动作指令的运行参数得到每个历史切割记录的指令复杂度，包括：
4.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度与所有切割目标切割面复杂度得到指令影响因子，包括：
5.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度、所有切割目标切割面复杂度、以及指令影响因子得到第一预测函数，根据第一预测函数与验证集中所有切割目标切割面复杂度得到第一预测残差集，包括：
6.根据权利要求1所述一种用于自动化
7.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据拟合集中所有历史切割记录的所有动作指令的运行参数与所有动作指令的阻尼特征得到第二预测函数，根据第二预测函数以及验证集中所有历史切割记录的所有动作指令的运行参数得到第二预测残差集，包括：
8.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据第一预测残差集和第二预测残差集得到转移因子，包括：
9.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据待切割目标切割面复杂度以及第一预测函数得到待切割目标的指令复杂度预测值，根据转移因子以及待切割目标的指令复杂度预测值得到第二预测函数输入值，根据第二预测函数输入值和第二预测函数得到待切割目标每个动作指令的阻尼特征预测值，包括：
10.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据待切割目标每个动作指令的阻尼特征预测值得到待切割目标每个动作指令的所有轴部件调节后的控制数据，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据所有切割目标的切割面图像得到所有切割目标切割面复杂度，包括：
3.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据历史切割记录的每个动作指令的所有轴部件的控制数据得到所有历史切割记录的每个动作指令的运行参数，根据每个历史切割记录的所有动作指令的运行参数得到每个历史切割记录的指令复杂度，包括：
4.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度与所有切割目标切割面复杂度得到指令影响因子，包括：
5.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据拟合集中所有历史切割记录的指令复杂度、所有切割目标切割面复杂度、以及指令影响因子得到第一预测函数，根据第一预测函数与验证集中所有切割目标切割面复杂度得到第一预测残差集，包括：
6.根据权利要求1所述一种用于自动化蛋糕切割的机械臂控制系统，其特征在于，所述根据每...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄镇杰，
申请(专利权)人：广东恒心食品有限公司，
类型：发明
国别省市：
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