【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人工智能，特别是指一种船舶钢板剪切自动化控制方法及系统。
技术介绍
1、随着船舶工业的快速发展，钢板剪切作为船舶制造过程中的重要环节，其自动化和精确性日益受到关注。然而，在传统的自动化控制系统中，处理剪切线和剪切角度数据时，这一步骤通常被简化处理。系统接收到这些数据后，往往直接进行坐标转换，生成机械臂的运动轨迹和姿态调整指令。然而，这种直接的数据处理方式忽略了几个关键问题。
2、例如，在实际操作中，由于各种原因(如人为输入错误、传感器误差等)，剪切线和剪切角度数据可能存在一定的误差或不合理性。如果系统不对这些数据进行有效的验证，那么这些错误的数据将直接导致机械臂的运动轨迹和姿态调整出现偏差，进而影响剪切精度。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种船舶钢板剪切自动化控制方法及系统，不仅可以提高剪切精度，还可以提升整个剪切过程的效率和流畅性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、第一方面，一种船舶钢板剪切自动化控制方法，所述方法包括：
4、对钢板进行定位，并确定剪切线和剪切角度；
5、将剪切线和剪切角度数据转换为机械臂识别的坐标和姿态信息；
6、根据坐标和姿态信息，生成对应的机械臂运动轨迹和姿态调整初始指令；
7、根据初始指令，控制机械臂移动到指定位置，并按照预设的剪切线和剪切角度进行剪切操作；
8、实时监测剪切过程中的力度、速度和位置信息
9、根据偏差值的大小和方向，计算动态调整因子；
10、根据动态调整因子，生成最终的调节指令，并根据最终的调节指令进行剪切操作。
11、进一步的，根据坐标和姿态信息，生成对应的机械臂运动轨迹和姿态调整初始指令，包括：
12、确定机械臂需到达的目标坐标和姿态，在搜索空间中随机初始化一群粒子，每个粒子代表机械臂的一个运动轨迹和姿态调整方案，每个粒子包含位置和速度属性，位置代表运动轨迹的参数；
13、确定用于评估每个粒子代表的轨迹和姿态调整方案优劣的适应度函数；
14、根据适应度函数评估每个粒子的优劣，更新每个粒子的位置和速度，重复步骤，进行多次迭代，直到达到预设的迭代次数，以得到机械臂运动轨迹和姿态调整初始指令。
15、进一步的，适应度函数的计算公式为：
16、
17、其中，α、β和γ是权重系数；xt和yt分别是目标位置的横坐标和纵坐标；xa和ya分别是机械臂实际到达位置的横坐标和纵坐标；dmax是机械臂移动的最大距离；θr是机械臂实际姿态与目标姿态之间的差异；θmax是最大姿态调整误差；tty是按照粒子的轨迹方案，机械臂完成从起始位置到目标位置所需的时间；tmax是预设的最大允许时间；x代表粒子；k2是当前迭代次数，k1是总迭代次数。
18、进一步的，更新每个粒子的位置和速度时，速度的更新公式为：
19、
20、其中，vi(t+1)是粒子i在t+1时刻的速度；wstart是初始惯性权重；是一个指数衰减函数，k是衰减因子，t是当前迭代次数；tmax是最大迭代次数；vi(t)是粒子i在t时刻的速度；c1和c2是系数；r1和r2是在[0，1]范围内生成的随机数；pbesti是粒子在搜索过程中找到的对应的位置；gbest是所有粒子在搜索过程中找到的对应的位置；xi(t)是粒子i在t时刻的位置；
21、位置是的更新公式为：
22、xi(t+1)＝xi(t)+vi(t+1)；
23、其中，xi(t+1)是粒子i在t+1时刻的位置。
24、进一步的，根据初始指令，控制机械臂移动到指定位置，并按照预设的剪切线和剪切角度进行剪切操作，包括：
25、解析初始指令，提取出具体的坐标参数、剪切线轨迹数据和剪切角度；
26、根据具体的坐标参数和当前机械臂位置，确定移动路径；
27、根据移动路径和剪切线轨迹数据，生成机械臂的运动轨迹；
28、根据剪切角度和剪切线的方向，计算出机械臂末端执行器需调整的姿态，并通过机械臂的逆运动学计算，确定机械臂各关节的角度；
29、向机械臂发送运动指令，使其按照规划的路径和机械臂的运动轨迹移动到指定位置，当机械臂到达指定位置并调整好姿态后，发送剪切指令，使机械臂的末端执行器按照预设的剪切线和剪切角度进行剪切操作。
30、进一步的，根据具体的坐标参数和当前机械臂位置，确定移动路径，包括：
31、定义起始点和目标点，创建一个开启列表和一个关闭列表，将起始点添加到开启列表中，其中，起始点为当前机械臂位置，目标点为目标位置坐标；
32、为每个节点定义一个评估函数，其中，节点是机械臂可移动到的各个位置；
33、在开启列表中，根据评估函数不断选取并考察节点，直到找到目标节点，当找到目标节点时，搜索结束，并通过回溯前一个节点来构建从起始点到目标点的路径。
34、进一步的，根据偏差值的大小和方向，计算动态调整因子，包括：
35、根据偏差值，通过计算动态调整因子；
36、其中，δ(k3)是在采样时刻k3的动态调整因子；kp是比例增益系数；ki是积分增益系数；表示从采样时刻0到采样时刻k3的偏差值累积和；kd是微分增益系数；e(k3)-e(k3-1)表示相邻两个采样时刻的偏差值变化；e(k3)是在采样时刻k3的偏差值，表示实时监测到的剪切位置、速度或力度与预设值之间的差异；a1、b和c是常数。
37、第二方面，一种船舶钢板剪切自动化控制系统，应用于所述的方法中，包括：
38、获取模块，用于对钢板进行定位，并确定剪切线和剪切角度；将剪切线和剪切角度数据转换为机械臂识别的坐标和姿态信息；根据坐标和姿态信息，生成对应的机械臂运动轨迹和姿态调整初始指令；根据初始指令，控制机械臂移动到指定位置，并按照预设的剪切线和剪切角度进行剪切操作；
39、处理模块，用于实时监测剪切过程中的力度、速度和位置信息，并与预设的参数范围进行对比，分析剪切过程中的力度、速度和位置信息，识别出剪切过程中的偏差值；根据偏差值的大小和方向，计算动态调整因子；根据动态调整因子，生成最终的调节指令，并根据最终的调节指令进行剪切操作。
40、第三方面，一种计算设备，包括：
41、一个或多个处理器；
42、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的方法。
43、第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述的方法。
44、本专利技术的上述方案至少包括以下有益效果：
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1.一种船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，根据坐标和姿态信息，生成对应的机械臂运动轨迹和姿态调整初始指令，包括：
3.根据权利要求2所述的船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，适应度函数的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，更新每个粒子的位置和速度时，速度的更新公式为：
5.根据权利要求4所述的船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，根据初始指令，控制机械臂移动到指定位置，并按照预设的剪切线和剪切角度进行剪切操作，包括：
6.根据权利要求5所述的船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，根据具体的坐标参数和当前机械臂位置，确定移动路径，包括：
7.根据权利要求6所述的船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，根据偏差值的大小和方向，计算动态调整因子，包括：
8.一种船舶钢板剪切自动化控制系统，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的方法中，包括：
9.一种
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，根据坐标和姿态信息，生成对应的机械臂运动轨迹和姿态调整初始指令，包括：
3.根据权利要求2所述的船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，适应度函数的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，更新每个粒子的位置和速度时，速度的更新公式为：
5.根据权利要求4所述的船舶钢板剪切自动化控制方法，其特征在于，根据初始指令，控制机械臂移动到指定位置，并按照预设的剪切线和剪切角度进行剪...
【专利技术属性】
技术研发人员：张永亮，赛宗宝，袁路周，毕红日，周喜，王志广，袁振鹏，姜宏光，李长健，宋明，
申请(专利权)人：荣成市和兴船业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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