【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动化控制，具体涉及一种消防管道生产线移料机械手、控制方法及相关产品。
技术介绍
1、在传统的消防管道生产过程中，多采用人工辅助的机械操作方式进行螺纹连接式管道的制造。生产设备通常包括半自动切管机、半自动套丝机和半自动缩径机，整个生产流程需要至少三名操作人员。具体操作流程涉及使用桁车将整捆长6米的消防管道原材料运送至准备区域，由操作人员逐根放置于切管机上进行定长切割。切割后的管材需要人工搬运至缩径机进行缩径处理，处理完毕后再由另一名操作人员运送至套丝机进行套丝处理。
2、传统生产方式存在的不足之处有：首先，人工参与程度高，导致生产效率相对较低；其次，每一步骤间的搬运都需要依赖人力，增加了劳动强度和可能的操作错误；再次，人工操作的参与增加了生产过程的不确定性，影响了产品的一致性和质量控制。此外，由于各工序间转换需要时间，整体生产周期较长，难以实现快速响应市场需求。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述技术问题，目的在于提供一种消防管道生产线移料机械手、控制方法及相关产品，通过机械手提升了操作的精确性，减少人工操作错误，降低劳动强度，提高生产效率和产品质量的稳定性。此外，自动化机械手能实现连续作业，缩短生产周期，更好地满足市场需求。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种消防管道生产线移料机械手，包括：底座、第一机械臂、第二机械臂和夹料机械手，所述底座设置在生产线的两道工序之间，所述第一机械臂的第一端与所述底座转动连接，所述
4、一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，包括以下步骤：
5、以底座为坐标原点建立坐标系，确定夹持待加工管道的坐标点和放置待加工管道的坐标点；
6、确定第一机械臂的长度和第二机械臂的长度；
7、确定第一机械臂与底座连接处的第一关节的转角，确定第一机械臂与第二机械臂连接处的第二关节的转角；
8、构建移料机械手的坐标转换矩阵：；
9、获取移料机械手的位置轨迹模型，，其中，为时刻移料机械手的轴坐标，为时刻移料机械手的轴坐标，为时刻第一关节的转角，为时刻第二关节的转角；
10、获取第一关节的转角和第二关节的转角；
11、将时间、冲击、精度和能耗作为控制参量，构建机械手轨迹控制函数，并通过多目标粒子群搜索轨迹控制函数的最佳控制参数；
12、基于最佳控制参数对移料机械手进行轨迹控制。
13、具体地，通过多目标粒子群搜索轨迹控制函数的最佳控制量的方法包括：
14、加载轨迹控制函数，将潜在的控制参数作为粒子，并初始化粒子位置和粒子速度；
15、根据粒子位置计算每个粒子对应的轨迹控制函数的值，并使用帕累托支配关系评估粒子的适应度；
16、根据新计算的适应度，更新全局帕累托前沿；
17、更新每个粒子的个体最优解，如果新解在帕累托意义上支配旧的个体最优解，则替换之；
18、判断是否满足任意终止条件，若满足，则输出全局帕累托前沿并将其作为最佳控制参数；若不满足，则迭代次数+1，并更新粒子位置和粒子速度：，其中，为第迭代的粒子的粒子位置，为第迭代的粒子的粒子位置，为第迭代的粒子的粒子速度，为第迭代的粒子的粒子速度，和为学习因子，和为随机数，为第迭代的粒子的粒子个体极值，为从第迭代的全局帕累托前沿随机选择的引导粒子的位置，为第迭代的惯性权重系数；
19、对每个粒子适应度、每个粒子个体最优值和全局帕累托前沿进行迭代计算。
20、对每个粒子适应度、每个粒子个体最优值和全局帕累托前沿进行迭代计算。
21、具体地，机械手轨迹控制函数包括：
22、时间控制函数：，其中，为结束时间，为开始时间；
23、冲击控制函数：；
24、精度控制函数：，其中，为预定轨迹，为实际轨迹；
25、能耗控制函数：，其中，为在时刻的功率消耗，，为第个关节在时刻的转矩，为第个关节在时刻的角速度；
26、通过多目标粒子群调整移料机械手的控制参数最小化时间控制函数、最小化冲击控制函数、最大化精度控制函数和最小化能耗控制函数。
27、具体地，第迭代的惯性权重系数的计算方法为：，其中，为初始的惯性权重系数，为最大迭代次数的惯性权重系数，为最大迭代次数。
28、可选地，终止条件包括：迭代次数达到最大迭代次数、适应度达到某个阈值、候选解的改进小于预定值。
29、具体地，移料机械手的坐标转换矩阵的构建方法包括：
30、构建第一关节的坐标变换矩阵：；
31、构建第二关节的坐标变换矩阵：；
32、获得移料机械手的坐标转换矩阵：。
33、可选地，实时获取第一关节的转角和第二关节的转角，并分别对其进行误差均值运算更新获得更新后的第一关节的转角和第二关节的转角，，其中，为第一关节在起始时间的角度，为第二关节在起始时间的角度，为第一关节在结束时间的角度，为第二关节在结束时间的角度，为运动时间。
34、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的消防管道生产线移料机械手的控制方法。
35、一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如上任意一项所述的消防管道生产线移料机械手的控制方法。
36、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
37、本专利技术通过将夹料机械手设置在两道工序之间，并通过构建座标转换矩阵、机械手位置轨迹模型以及利用多目标粒子群优化机械手的运动轨迹，实现对夹料机械手的精确控制；
38、通过自动化移料机械手的使用，替代了传统生产线上大量的人工搬运和定位工作，机械手能够以更高的重复精度和速度完成管道的夹持与放置，极大提升了生产效率和产品的加工精度，同时降低了对操作人员的依赖，降低了工人的劳动强度和工作风险；
39、并且通过控制算法对机械手进行控制，确保了每个操作步骤的精确重复，避免了人工操作中的随机性和误差，从而保证了产品尺寸和质量的一致性；同时通过多目标粒子群对机械手的运动轨迹进行优化，可以在保证操作精度的同时，最小化机械手的运动时间和能耗。
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1.一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，通过多目标粒子群搜索轨迹控制函数的最佳控制量的方法包括：
3.根据权利要求2所述的一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，第迭代的惯性权重系数的计算方法为：，其中，为初始的惯性权重系数，为最大迭代次数的惯性权重系数，为最大迭代次数。
4.根据权利要求2所述的一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，终止条件包括：迭代次数达到最大迭代次数、适应度达到某个阈值、候选解的改进小于预定值。
5.根据权利要求1所述的一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，移料机械手的坐标转换矩阵的构建方法包括：
6.根据权利要求2所述的一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，实时获取第一关节的转角和第二关节的转角，并分别对其进行误差均值运算更新获得更新后的第一关节的转角和第二关节的转角，，其中，为第一关节在起始时间的角度，为第二关节在起始时间的角度，为第一
7.一种消防管道生产线移料机械手，其特征在于，运行如权利要求1-6中任意一项所述的消防管道生产线移料机械手的控制方法，所述机械手包括：底座、第一机械臂、第二机械臂和夹料机械手，所述底座设置在生产线的两道工序之间，所述第一机械臂的第一端与所述底座转动连接，所述第二机械臂的第二端与所述第一机械臂的第一端转动连接，所述夹料机械手与所述第二机械臂的第二端固定连接，且所述夹料机械手用于夹持待加工管道。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的消防管道生产线移料机械手的控制方法。
9.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任意一项所述的消防管道生产线移料机械手的控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，通过多目标粒子群搜索轨迹控制函数的最佳控制量的方法包括：
3.根据权利要求2所述的一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，第迭代的惯性权重系数的计算方法为：，其中，为初始的惯性权重系数，为最大迭代次数的惯性权重系数，为最大迭代次数。
4.根据权利要求2所述的一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，终止条件包括：迭代次数达到最大迭代次数、适应度达到某个阈值、候选解的改进小于预定值。
5.根据权利要求1所述的一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，移料机械手的坐标转换矩阵的构建方法包括：
6.根据权利要求2所述的一种消防管道生产线移料机械手的控制方法，其特征在于，实时获取第一关节的转角和第二关节的转角，并分别对其进行误差均值运算更新获得更新后的第一关节的转角和第二关节...
【专利技术属性】
技术研发人员：李沪，杨有明，芮剑彬，陈朝静，何伟，刘强，王勇锋，任祝相，谢海林，
申请(专利权)人：中建四局安装工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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