一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法和控制器与流程

[0001]
本申请涉及高温超导直流感应加热领域，更具体地，涉及一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法和控制器。


背景技术：

[0002]
高温超导感应加热系统中，机械手手爪的前端工作在强直磁场环境中，对自重较大、表面较粗糙、运动轨迹简单、同批工件直径较一致的金属棒材工件，循环执行抓取、夹持和驱动旋转、及脱开的操作。
[0003]
现有技术中的手爪一般采用中央式集中控制结构，各运动控制单元都依靠中央处理器进行数据处理和控制，由于控制节点和反馈信号众多，导致线路复杂、感应加热系统的可靠性和稳定性得不到保障，不能在满足夹紧力、径向载荷、工艺性和抗电磁干扰要求同时实现智能化半自主作业。
[0004]
因此，如何在进一步提高高温超导感应加热系统中机械手的可靠性和稳定性，是目前有待解决的技术问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明公开了一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法，用于解决现有技术中高温超导感应加热系统中机械手的可靠性和稳定性低的技术问题，该方法应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，该方法包括：
[0006]
所述手爪控制器根据所述中央控制器发送的初始化指令进行初始化，并在完成所述初始化后，向所述中央控制器发送第一确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位；
[0007]
所述手爪控制器根据所述锁止机构发送的置位成功的信号生成锁紧完成的第二确认信息，并向所述中央控制器发送所述第二确认信息；
[0008]
所述手爪控制器根据所述中央控制器发送的启动指令控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转，并在加热完成后，向所述中央控制器发送第三确认信息；
[0009]
所述手爪控制器根据所述中央控制器发送的脱开指令控制所述手爪脱开所述导体棒材，并根据所述锁止机构发送的复位成功的信号向所述中央控制器发送解锁成功的第四确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位。
[0010]
一些实施例中，所述手爪控制器根据所述中央控制器发送的初始化指令进行初始化，具体为：
[0011]
所述手爪控制器根据所述初始化指令选定缓升阶段、匀速阶段、缓降阶段下所述调速减速机的速比函数并设定初始值，设定加热计时，编码器归零和复位锁止机构。
[0012]
一些实施例中，所述预设转速模式包括转速缓升模式、多档匀速旋转模式和转速缓降模式，根据所述中央控制器发送的启动指令控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转，具体为：
[0013]
若所述预设转速模式为所述转速缓升模式，所述手爪控制器开启制动中断和计时中断，按照所述缓升阶段的速比函数控制所述调速减速机在所述主轴的驱动下，驱动所述从动外壳旋转，基于所述平行双曲柄连杆机构和所述平行夹紧钳带动所述导体棒材按照设定的升速曲线进行转速缓升，直至达到所述预设目标转速；
[0014]
若所述预设转速模式为所述多档匀速旋转模式，所述手爪控制器按照所述匀速阶段的速比函数控制所述调速减速机在所述主轴的驱动下，按照所述预设目标转速持续控制所述导体棒材进行匀速旋转，并在接收到计时终止的中断信号，则进入所述转速缓降模式；
[0015]
若所述预设转速模式为所述转速缓降模式，所述手爪控制器按照所述缓降阶段的速比函数控制所述调速减速机在所述主轴的驱动下，驱动所述从动外壳旋转，基于所述平行双曲柄连杆机构和所述平行夹紧钳，带动所述导体棒材按照设定的降速曲线进行转速缓降，直至转速归零，结束所述制动中断。
[0016]
一些实施例中，所述方法还包括：
[0017]
若所述手爪控制器在各所述预设转速模式接收到所述中央控制器发送的紧急制动指令，根据所述紧急制动指令对所述调速减速机进行制动，并结束所述制动中断。
[0018]
一些实施例中，在向所述中央控制器发送所述第二确认信息之后，还包括：
[0019]
若所述手爪控制器在预设时长内未接收到所述启动指令，再次向所述中央控制器发送所述第二确认信息。
[0020]
一些实施例中，在向所述中央控制器发送所述第三确认信息之后，还包括：
[0021]
若所述手爪控制器在所述预设时长内未接收到所述脱开指令，再次向所述中央控制器发送所述第三确认信息。
[0022]
相应的，本发明还公开了一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，所述方法包括：
[0023]
若所述中央控制器检测到导体棒材到达预设加热位置，指定预设目标转速和预设加热时长，并向所述手爪控制器发送初始化指令，以使所述手爪控制器根据所述初始化指令进行初始化；
[0024]
所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的完成所述初始化的第一确认信息控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位，以使所述手爪锁紧所述导体棒材；
[0025]
所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的锁紧完成的第二确认信息向所述手爪控制器发送启动指令，以使所述手爪控制器控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转；
[0026]
所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的加热完成的第三确认信息向所述手爪控制器发送脱开指令，以使所述手爪控制器控制所述手爪脱开所述导体棒材；
[0027]
所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的解锁成功的第四确认信息控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位。
[0028]
一些实施例中，还包括：
[0029]
当所述中央控制器接收到紧急制动信号时，向所述手爪控制器发送紧急制动指令，所述紧急制动信号为用户发送的或基于预设保护机制触发的。
[0030]
相应的，本发明还公开了一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的手爪控制器，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，所述手爪控制器包括：
[0031]
初始化模块，用于根据所述中央控制器发送的初始化指令进行初始化，并在完成所述初始化后，向所述中央控制器发送第一确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位；
[0032]
锁紧确认模块，用于根据所述锁止机构发送的置位成功的信号生成锁紧完成的第二确认信息，并向所述中央控制器发送所述第二确认信息；
[0033]
加热模块，用于根据所述中央控制器发送的启动指令控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转，并在加热完成后，向所述中央控制器发送第三确认信息；
[0034]
脱开确认模块，用于根据所述中央控制器发送的脱开指令控制所述手爪脱开所述导体棒材，并根据所述锁止机构发送的复位成功的信号向所述中央控制器发送解锁成功的第四确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位。
[0035]
此外，本发明还公开了一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的中央控制器，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，所述中央控制器包括：
[0036]
初始化模块，用于若检测到导体棒材到达预设加热位置，指定预设目标转速和预设加热时长，并向所述手爪控制器发送初始化指令，以使所述手爪控制器根据所述初始化指令进行初始化；
[0037]
第一移动模块，用于根据所述手爪控制器发送的完成所述初始化的第一确认信息控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位，以使所述手爪锁紧所述导体棒材；
[0038]
启动模块，用于根据所述手爪控制器发送的锁紧完成的第二确认信息向所述手爪控制器发送启动指令，以使所述手爪控制器控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转；
[0039]
脱开模块，用于根据所述手爪控制器发送的加热完成的第三确认信息向所述手爪控制器发送脱开指令，以使所述手爪控制器控制所述手爪脱开所述导体棒材；
[0040]
第二移动模块，用于根据所述手爪控制器发送的解锁成功的第四确认信息控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位。
[0041]
与现有技术相比，本发明具体有以下有益效果：
[0042]
本发明公开了一种机械手对导体棒材进行感应加热的方法和控制器，该方法应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，该方法包括：根据所述中央控制器发送的初始化指令进行初始化，并在完成所述初始化后，向所述中央控制器发送第一确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位；根据所述锁止机构发送的置位成功的信号生成锁紧完成的第二确认信息，并向所述中央控制器发送所述第二确认信息；根据所述中央控制器发送的启动指令控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转，并在加热完成后，向所述中央控制器发送第三确认信息；根据所述中央控制器发送的脱开指令控制所述手爪脱开所述导体棒材，并根据所述锁止机构发送的复位成功的信号向所述中央控制器发送解锁成功的第四确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位，从而提高了高温超导感应加热系统中机械手的可靠性和稳定性，同时采用了多次信息确认的防错方式，有力的保障了电磁干扰环境下的安全生产。
附图说明
[0043]
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044]
图1示出了本发明实施例提出的一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法的流程示意图；
[0045]
图2示出了本发明另一实施例提出的一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法的流程示意图；
[0046]
图3示出了本发明再一实施例提出的一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法的流程示意图；
[0047]
图4示出了本发明实施例提出的一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的手爪控制器的结构示意图；
[0048]
图5示出了本发明另一实施例提出的一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的中央控制器的结构示意图。
具体实施方式
[0049]
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0050]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、
“
右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0051]
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。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0052]
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0053]
如图1所示本发明实施例提出的一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法的流程示意图，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，所述方法包括：
[0054]
s101，手爪控制器根据所述中央控制器发送的初始化指令进行初始化，并在完成所述初始化后，向所述中央控制器发送第一确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位。
[0055]
本步骤中，初始化是对导体棒材进行感应加热前做的准备工作，包括一些参数的确定，机械构件的复位等，在做完初始化后代表所有准备工作完成，随时可以执行下个步骤。在对不同的导体棒材加热时，每次需要进行的初始化不同，中央控制器根据每次导体棒材进行感应加热所需条件发出对应的初始化指令，手爪控制器在接收到中央控制器发送的初始化指令后，进行相应的初始化动作，在完成初始化后，向中央控制器发送第一确认信息，控制器在接收到第一确认信息后，控制传动机构将手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位。
[0056]
在本申请的优选实施例中，高温超导感应加热系统可以包含一对(两个)或多对机械手。每对机械手从导体棒材的两端操作导体棒材，在一个工作节拍中共同完成单个导体棒材的加热工序。
[0057]
机械手的手爪采用无关节的三爪结构，由平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、(中空式)编码器、锁止机构、(中空的)主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器组成。机械手的手爪通过主轴和调速减速机，与机械手的传动机构(包括主轴箱、驱动电机、变频器和传动控制器等)相连，可以不通过与中央主控制器进行数据交换，自主完成导体棒材的抓取、锁定、多档匀速旋转、制动和脱开等动作。
[0058]
平行夹紧钳固定在平行双曲柄连杆机构的一个曲柄上，平行双曲柄连杆机构的另一个曲柄固定在从动外壳上。
[0059]
平行双曲柄连杆机构(三个)在对应拉簧、拉杆的作用下，根据杠杆原理，使平行夹紧钳(三个)在执行导体棒材抓取动作之前处于开口状态，便于抓取导体棒材。每个机械手
为一个传动机构和一个手爪的组合。在每个部件上设置有部件级的集中控制器，对该部件进行半自治的控制，使部件可以半自主作业，比如：每个传动机构由一个传动控制器进行控制、每个手爪由一个手爪控制器进行控制；各部件级的集中控制器由系统总线进行连接，受到中央主控制器的调度、协调和控制。
[0060]
当机械手的手爪在机械手传动机构的驱动下，向导体棒材的一端水平推进时，导体棒材的该端面会向平行双曲柄机构的一端施加反作用力，带动平行夹紧钳对导体棒材端部的外侧表面进行平行挤紧，保证了手爪与导体棒材之间较大的接触面积；同时，也会推动与平行双曲柄连杆机构另一端相连的推杆运动，并被锁止机构锁止，实现了导体棒材的有效抓取、夹紧和锁定。
[0061]
调速减速机的高速端安装在主轴上，低速端安装在从动外壳上，对受电机驱动而旋转的主轴的较高转速，根据一定的速比进行减速，输出低转速，并以该较低的转速驱动从动外壳进行转动。同时，调速减速机还接受制动机构的制动。
[0062]
制动机构固定在从动外壳上，可以根据手爪控制器的控制信号，对调速减速机进行制动。
[0063]
锁止机构固定在从动外壳上，根据工件锁定/解锁的状态和手爪控制器的控制指令，实现与固定在平行双曲柄连杆机构一端的推杆的锁定/脱开。当推杆被推向锁止机构时，锁止机构立即对其进行锁定；当收到手爪控制器的解锁指令后，解除对推杆的锁定，方便工件脱开，支撑架设置在主轴中心孔内，固定在传动机构上，不与主轴接触。
[0064]
手爪控制器包含控制单元和驱动电路，设置在主轴的中心孔内(不随手爪旋转)，固定在支撑架上，与高温超导感应加热系统的现场总线进行固定连接，实现与中央主控制器的通信；手爪控制器通过集电环，与锁止机构、制动机构和编码器相连并进行数据的交换和控制，负责实施手爪的抓取、锁定、定速旋转、制动和脱开动作的数据处理、协调和控制，实现手爪的半自主作业。
[0065]
集电环固定在支撑架上，用于给制动机构、锁止机构、制动机构和编码器等部件提供“固定到旋转”的电源和信号线的连接。
[0066]
为了准确的执行初始化，在本申请的一些实施例中，所述手爪控制器根据所述中央控制器发送的初始化指令进行初始化，具体为：
[0067]
所述手爪控制器根据所述初始化指令选定缓升阶段、匀速阶段、缓降阶段下所述调速减速机的速比函数并设定初始值，设定加热计时，编码器归零和复位锁止机构。
[0068]
具体的，速比是机构中两转动构件角速度的比值，也称传动比。速比函数是指速比按照设定的函数发生变化的一种函数。初始化指令中包括缓升阶段、匀速阶段、缓降阶段下所述调速减速机的速比函数和初始值，通过设置该速比函数可以控制各个阶段的转速变化。例如同样是缓升阶段，设置的速比函数不同，最终转速的增长速度也不同。所述初始值决定了各个阶段的初始速比。此外初始化指令中还包括：设定加热计时、编码器归零和复位锁止机构。设定加热计时确定了加热的时间，编码器套接固定在中心轴上，可实现手爪转速的监测，并将监测结果反馈给手爪控制器，编码器归零防止之前监测的转速结果对本次加热造成影响，复位锁止机构可以保证手爪在拉杆拉簧的作用下张开平行夹紧钳。
[0069]
需要说明的是，以上实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他根据所述初始化指令进行初始化的方法都属于本发明的保护范围。
[0070]
s102，手爪控制器根据所述锁止机构发送的置位成功的信号生成锁紧完成的第二确认信息，并向所述中央控制器发送所述第二确认信息。
[0071]
本步骤中，手爪在到达预设工作位时，导体棒材的一端的端面与手爪接触并在反作用力的作用下推动平行双曲柄连杆机构的前端顶角，由杠杆原理，将与平行双曲柄连杆机构后端固定相连的连杆经过从动隔板上的连杆孔，推向锁止机构，导体棒材被锁紧。在导体棒材被锁紧后，手爪控制器根据所述锁止机构发送的置位成功的信号生成锁紧完成的第二确认信息，并向所述中央控制器发送所述第二确认信息。
[0072]
需要说明的是，本申请的优选实施例中，通过锁止机构的位置信息来确定锁紧完成只是一种优选的实现方式，也可以通过其他方式来确定锁紧完成，如通过锁止机构和导体棒材的相互作用力来确定锁紧完成，这些都属于本申请的保护范围。
[0073]
s103，手爪控制器根据所述中央控制器发送的启动指令控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转，并在加热完成后，向所述中央控制器发送第三确认信息。
[0074]
本步骤中，在中央控制器收到第二确认信息后，中央控制器向手爪控制器发送启动指令，手爪控制器接收到该启动指令后，控制传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转，可选的，也可以由中央控制器直接控制传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转，导体棒材加热完成后，手爪控制器向中央主控制器发送第三确认信息。
[0075]
为了准确的控制手爪按预设转速模式旋转，在本申请的一些实施例中，所述预设转速模式包括转速缓升模式、多档匀速旋转模式和转速缓降模式，所述手爪控制器根据所述中央控制器发送的启动指令控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转，具体为：
[0076]
若所述预设转速模式为所述转速缓升模式，所述手爪控制器开启制动中断和计时中断，按照所述缓升阶段的速比函数控制所述调速减速机在所述主轴的驱动下，驱动所述从动外壳旋转，基于所述平行双曲柄连杆机构和所述平行夹紧钳带动所述导体棒材按照设定的升速曲线进行转速缓升，直至达到所述预设目标转速；
[0077]
若所述预设转速模式为所述多档匀速旋转模式，所述手爪控制器按照所述匀速阶段的速比函数控制所述调速减速机在所述主轴的驱动下，按照所述预设目标转速持续控制所述导体棒材进行匀速旋转，并在接收到计时终止的中断信号，则进入所述转速缓降模式；
[0078]
若所述预设转速模式为所述转速缓降模式，所述手爪控制器按照所述缓降阶段的速比函数控制所述调速减速机在所述主轴的驱动下，驱动所述从动外壳旋转，基于所述平行双曲柄连杆机构和所述平行夹紧钳，带动所述导体棒材按照设定的降速曲线进行转速缓降，直至转速归零，结束所述制动中断。
[0079]
具体的，预设转速模式包括转速缓升模式、多档匀速旋转模式和转速缓降模式，一般每次加热导体棒材至少要经历一次缓慢升速、保持均速以及缓慢减速直到停止的过程。手爪控制器在收到中央控制器发送的启动指令后，控制传动机构带动手爪按控制指令中的预设转速模式进行旋转。当预设转速模式为所述转速缓升模式，所述手爪控制器开启制动中断和计时中断，为了保护调速减速机并保证每一次加热时调速减速机的初始速度都为零，在不需要调速减速机工作时调速减速机会被制动机构制动，当手爪按预设转速模式旋转时需要先启动制动中断，使调速减速机可以正常工作，当手爪按转速缓升模式进行旋转时开始计时，并按照所述缓升阶段的速比函数控制所述调速减速机在所述主轴的驱动下，
驱动所述从动外壳旋转，通过所述平行双曲柄连杆机构和所述平行夹紧钳带动所述导体棒材按照设定的升速曲线进行转速缓升，直至达到所述预设目标转速，其中，该述缓升阶段的速比函数是在初始化阶段进行设置的。
[0080]
当所述预设转速模式为所述多档匀速旋转模式，所述手爪控制器按照所述匀速阶段的速比函数控制所述调速减速机在所述主轴的驱动下，按照所述预设目标转速持续控制所述导体棒材进行匀速旋转。导体棒材达按照初始化设定的加热计时进行加热，当加热计时到达设定加热计时后，停止计时，并向手爪控制器发送计时终止的中断信号，开始进入所述转速缓降模式。
[0081]
当预设转速模式为所述转速缓降模式，所述手爪控制器按照所述缓降阶段的速比函数控制所述调速减速机在所述主轴的驱动下，驱动所述从动外壳旋转，通过所述平行双曲柄连杆机构和所述平行夹紧钳，带动所述导体棒材按照设定的降速曲线进行转速缓降，直至转速归零，此时手爪停止旋转，调速减速机也结束本次工作，结束制动中断，使制动机构重新制动调速减速机。
[0082]
为了保证安全性并在发生紧急情况时及时制动，在本申请的一些实施例中，所述方法还包括：
[0083]
若所述手爪控制器在各所述预设转速模式接收到所述中央控制器发送的紧急制动指令，根据所述紧急制动指令对所述调速减速机进行制动，并结束所述制动中断。
[0084]
具体的，中央控制器可以随时向手爪控制器发送紧急制动指令，当手爪控制器在预设转速模式接收到该紧急制动指令，手爪控制器根据该指令将立即对调速减速机进行制动，并结束所述制动中断。
[0085]
为了提高导体棒材加热的可靠性，在本申请的一些实施例中，在向所述中央控制器发送所述第二确认信息之后，还包括：
[0086]
若在预设时长内未接收到所述启动指令，再次向所述中央控制器发送所述第二确认信息。
[0087]
如上所述，为了避免由于中央控制器未收到第二确认信息而不发出启动指令，从而影响后续步骤的进行，若在预设时长内未接收到所述启动指令，再次向所述中央控制器发送所述第二确认信息。该预设时长可以根据具体情况进行设定。
[0088]
s104，根据所述中央控制器发送的脱开指令控制所述手爪脱开所述导体棒材，并根据所述锁止机构发送的复位成功的信号向所述中央控制器发送解锁成功的第四确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位。
[0089]
本步骤中，在中央控制器收到第三确认信息后，中央控制器向手爪控制器发送脱开指令，手爪控制器根据该脱开指令向锁止机构发送复位信号，锁止机构解除对平行双曲柄连杆机构后端固定相连连杆的锁紧，在拉簧、拉杆的作用下，平行双曲柄连杆机构前端的平行夹紧钳张开，脱离与导体棒材的接触，锁止机构向手爪控制器发送复位成功信号，接收到该复位成功信号后手爪控制器向中央主控制器发送解锁成功的第四确认信息。中央控制器收到第四确认信息后，控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位。
[0090]
为了提高脱开过程的可靠性，在本申请的一些实施例中，在向所述中央控制器发
送所述第三确认信息之后，还包括：
[0091]
若所述手爪控制器在所述预设时长内未接收到所述脱开指令，再次向所述中央控制器发送所述第三确认信息。
[0092]
如上所述，由于中央控制器只有收到第三确信息后才会向手爪控制器发送脱开指令，为了避免信号干扰中央控制器不能有效收到第三确认信息，在手爪控制器在预设时长内未接收到所述脱开指令，将再次向所述中央控制器发送所述第三确认信息。
[0093]
本发明公开了一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，所述方法包括：所述手爪控制器根据所述中央控制器发送的初始化指令进行初始化，并在完成所述初始化后，向所述中央控制器发送第一确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位；所述手爪控制器根据所述锁止机构发送的置位成功的信号生成锁紧完成的第二确认信息，并向所述中央控制器发送所述第二确认信息；所述手爪控制器根据所述中央控制器发送的启动指令控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转，并在加热完成后，向所述中央控制器发送第三确认信息；所述手爪控制器根据所述中央控制器发送的脱开指令控制所述手爪脱开所述导体棒材，并根据所述锁止机构发送的复位成功的信号向所述中央控制器发送解锁成功的第四确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位。从而提高了高温超导感应加热系统中机械手的可靠性和稳定性，同时采用了多次信息确认的防错方式，有力的保障了电磁干扰环境下的安全生产，并且采用开放工件腔的爪式结构，工件不易粘结，加热完成后即可自动安全脱开，结构简单，执行方便。
[0094]
如图2所示本发明另一实施例提出的一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法的流程示意图，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，所述方法包括：
[0095]
s201，若所述中央控制器检测到导体棒材到达预设加热位置，指定预设目标转速和预设加热时长，并向所述手爪控制器发送初始化指令，以使所述手爪控制器根据所述初始化指令进行初始化。
[0096]
本步骤中，中央控制器检测到导体棒材到达预设加热位置，指定预设目标转速和预设加热时长，并向所述手爪控制器发送初始化指令，该目标转速是导体棒在匀速旋转阶段到达的设定速度，预设加热时长是根据导体棒材需要达到的加热温度预先进行设定的，手爪控制器在收到中央控制器发送的初始化指令后，按照该指令进行初始化。初始化包括：选定缓升、匀速、缓降阶段调速减速机的速比函数并设定初始值，设定加热计时，编码器归零，复位锁止机构以保证其在拉杆拉簧的作用下张开平行夹紧钳。
[0097]
s202，所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的完成所述初始化的第一确认信息控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位，以使所述手爪锁紧所述导体棒材。
[0098]
本步骤中，手爪控制器在完成初始化后会向中央控制器发送第一确认信息，中央控制器在接收到该第一确认信息后，控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位，优选的，控制传动机构可以是中央控制器直接控制，也可以通过传动机构控制器控制传动机构。手爪在到达预设工作位时，导体棒材会向平行双曲柄机构的一端施加反作用力，带动平行夹紧钳对导体棒材端部的外侧表面进行平行挤紧，保证了与导体棒材之间较大的接触面积；同时，也会推动与平行双曲柄连杆机构另一端相连的推杆运动，并被锁止机构锁止，实现了工件的夹紧和锁定。需要说明的是，当手爪达到预设位置后会立即锁紧导体棒材。
[0099]
s203，所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的锁紧完成的第二确认信息向所述手爪控制器发送启动指令，以使所述手爪控制器控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转。
[0100]
如上所述，当导体棒材被锁紧后，手爪控制器会向中央控制器发送锁紧完成的第二确认信息，中央控制器在收到该第二确认信息后向手爪控制器发送启动指令，手爪控制器在收到启动指令后，控制传动机构带动手爪按预设转速模式旋转，预设转速模式包括：转速缓升模式、多档匀速旋转模式和转速缓降模式。
[0101]
s204，所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的加热完成的第三确认信息向所述手爪控制器发送脱开指令，以使所述手爪控制器控制所述手爪脱开所述导体棒材。
[0102]
具体的，在导体棒材加热完成后，手爪控制器会向中央控制器发送加热完成的第三确认信息，中央控制器在收到该第三确认信息后向手爪控制器发送脱开指令。手爪控制器收到该脱开指令后，控制手爪脱开导体棒材。优选的脱开过程为：手爪控制器向锁止机构发送复位信号；锁止机构解除对平行双曲柄连杆机构后端固定相连连杆的锁紧，在拉簧拉杆的作用下，平行双曲柄连杆机构前端的平行夹紧钳张开，脱离与导体棒料的接触。
[0103]
s205，所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的解锁成功的第四确认信息控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位。
[0104]
本步骤中，当手爪控制器完成脱开指令，导体棒材被解锁，手爪控制器向中央控制器发送解锁成功的第四确认信息后，控制传动机构将手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位置。
[0105]
为了可以紧急制动手爪，在本申请的一些实施例中，还包括：
[0106]
当所述中央控制器接收到紧急制动信号时，向所述手爪控制器发送紧急制动指令，所述紧急制动信号为用户发送的或基于预设保护机制触发的。
[0107]
具体的，当中央控制器接收到紧急制动信号时，向所述手爪控制器发送紧急制动指令，手爪控制器控制制动机构完成手爪的紧急制动。紧急制动信号可以是用户根据实际情况发出的，也可以是预设保护机制被触发然后发出紧急制动信号，如编码器检测到手爪转速超过预设阈值，这时会向中央控制器发送紧急制动信号。
[0108]
本发明公开了一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，所述方法包括：若所述中央控制器检测到导体棒材到达预设加热位置，指定预设目标转速和预设加热时长，并
向所述手爪控制器发送初始化指令，以使所述手爪控制器根据所述初始化指令进行初始化；所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的完成所述初始化的第一确认信息控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位，以使所述手爪锁紧所述导体棒材；所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的锁紧完成的第二确认信息向所述手爪控制器发送启动指令，以使所述手爪控制器控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转；所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的加热完成的第三确认信息向所述手爪控制器发送脱开指令，以使所述手爪控制器控制所述手爪脱开所述导体棒材；所述中央控制器根据所述手爪控制器发送的解锁成功的第四确认信息控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位，从而提高了高温超导感应加热系统中机械手的可靠性和稳定性，同时采用了多次信息确认的防错方式，有力的保障了电磁干扰环境下的安全生产。
[0109]
为了进一步阐述本发明的技术思想，如图3所示本发明再一实施例提出的一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法的流程示意图，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，所述方法包括：
[0110]
s301，初始化。
[0111]
导体棒材到达工作位后，中央主控制器向手爪控制器发送本工作节拍的初始化指令，并指定导体棒材转速、加热时间等信息；手爪控制器在传动机构的带动下回到待机位，并进行初始化工作，包括：选定缓升、匀速、缓降阶段调速减速机的速比函数并设定初始值，设定加热计时，编码器归零，复位锁止机构以保证其在拉杆拉簧的作用下张开平行夹紧钳；手爪控制器向中央主控制器反馈该手爪初始化完成的第一确认信息。
[0112]
s302，抓取和锁紧导体棒材。
[0113]
手爪被传动机构推动，沿导体棒材的轴线向导体棒材运动到预设工作位；导体棒材一端的端面接触并在反作用力的作用下推动平行双曲柄连杆机构的前端顶角，由杠杆原理，将与平行双曲柄连杆机构后端固定相连的连杆经过从动隔板上的连杆孔，推向锁止机构，导体棒材被锁紧；锁止机构向手爪控制器发送置位成功的第二确认信息。
[0114]
s303，启动确认。
[0115]
手爪控制器向中央主控制器发送导体棒材锁紧完成的第二确认信息，并等待中央主控制器的启动指令，如果在给定的确认时间段内未收到该启动指令，将再次发送锁紧完成的第二确认信号，直至成功并正确完整的收到来自中央主控制器的启动指令。
[0116]
s304，转速缓升。
[0117]
手爪控制器开启制动中断、计时中断；按照升速阶段的速比函数控制调速减速机在主轴的驱动下，驱动从动外壳旋转，通过平行双曲柄连杆机构和平行夹紧钳，带动导体棒材按照设定的升速曲线进行转速缓升；如收到来自中央主控制器的紧急制动信号，则立即对减速器进行制动，并结束制动中断和计时中断。
[0118]
s305，多档匀速旋转。
[0119]
调速减速机在主轴的驱动下，按照指定的加热转速，持续控制导体棒材进行匀速旋转；如收到计时终止的中断信号，则进入转速缓降程序；收到来自中央主控制器的紧急制
动信号，则立即对调速减速机进行制动，并结束制动中断。
[0120]
s306，转速缓降。
[0121]
手爪控制器按照降速阶段的速比函数控制调速减速机，在主轴的驱动下，驱动从动外壳旋转，通过平行双曲柄连杆机构和平行夹紧钳，带动导体棒材按照设定的降速曲线进行转速缓降，直至转速归零，结束制动中断；如收到来自中央主控制器的紧急制动信号，则立即对减速器进行制动，并结束制动中断。
[0122]
s307，脱开确认。
[0123]
手爪控制器向中央主控制器发送加热完成的第三确认信息，并等待中央主控制器的脱开指令，如果在给定的确认时间段内未收到该脱开指令，将再次发送加热完成的第三确认信息，直至成功并正确完整的收到中央主控制器的脱开指令。
[0124]
s308，脱开导体棒材。
[0125]
手爪控制器向锁止机构发送复位信号；锁止机构解除对平行双曲柄连杆机构后端固定相连连杆的锁紧，在拉簧拉杆的作用下，平行双曲柄连杆机构前端的平行夹紧钳张开，脱离与工件的接触；锁止机构向手爪控制器发送复位成功信号；手爪控制器向中央主控制器发送工件解锁成功的第四确认信息；手爪被传动机构拉动，沿导体棒材的轴线背向导体棒材运动，回到预设待机位。
[0126]
本发明公开了一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的方法，应用于高温超导直流感应加热系统中，驱动方式为电动，结构简单，节约空间，能耗低，易维护；机械手的传动机构前进即可实现手爪对导体棒材的平行抓取和自锁，操作简单，执行方便；加热过程无需传动机构长时间施加轴向顶紧力，传动机构的行程较小，系统效率高。采用开放工件腔的爪式结构，导体板材不易粘结，加热完成后即可自动安全脱开，同时采用前端封闭隔档结构，可抗电磁干扰，无外部走线，安全可靠，拓展性强。径向载荷较大，采用平行夹持结构，保证了对导体棒材的扭矩传输，负载/自重比例大，输出效率较高，具备缓升/降速功能，降低了对驱动电机的要求；加热系统无需联轴器，结构紧凑，节省了设备的占地面积，支持工件以多档转速进行感应加热，可调可控性强。手爪控制器与中央主控制器之间的关键通信环节，采用了多次发送确认信息的防错方式，有力保障电磁干扰环境下的安全生产；智能化半自主作业，减少了对中央主处理器的依赖，适用于高可靠性和稳定性的多导体棒材分布式高温超导感应加热系统。
[0127]
为达到以上目的，本申请实施例提出了一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的手爪控制器，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，如图4所示，所述手爪控制器包括：
[0128]
初始化模块401，用于根据所述中央控制器发送的初始化指令进行初始化，并在完成所述初始化后，向所述中央控制器发送第一确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位；
[0129]
锁紧确认模块402，用于根据所述锁止机构发送的置位成功的信号生成锁紧完成的第二确认信息，并向所述中央控制器发送所述第二确认信息；
[0130]
加热模块403，用于根据所述中央控制器发送的启动指令控制所述传动机构带动
所述手爪按预设转速模式旋转，并在加热完成后，向所述中央控制器发送第三确认信息；
[0131]
脱开确认模块404，用于根据所述中央控制器发送的脱开指令控制所述手爪脱开所述导体棒材，并根据所述锁止机构发送的复位成功的信号向所述中央控制器发送解锁成功的第四确认信息，以使所述中央控制器控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位。
[0132]
此外，本申请实施例还提出了一种基于机械手对导体棒材进行感应加热的中央控制器，应用于高温超导直流感应加热系统中，所述机械手包括手爪、传动机构和中央控制器，所述手爪为包括平行夹紧钳、平行双曲柄连杆机构、拉杆、拉簧、从动外壳、从动隔板、集电环、编码器、锁止机构、主轴、调速减速机、制动机构、支撑架和手爪控制器的无关节三爪结构，如图5所示，所述中央控制器包括：
[0133]
初始化模块501，用于若检测到导体棒材到达预设加热位置，指定预设目标转速和预设加热时长，并向所述手爪控制器发送初始化指令，以使所述手爪控制器根据所述初始化指令进行初始化；
[0134]
第一移动模块502，用于根据所述手爪控制器发送的完成所述初始化的第一确认信息控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线靠近所述导体棒材至预设工作位，以使所述手爪锁紧所述导体棒材；
[0135]
启动模块503，用于根据所述手爪控制器发送的锁紧完成的第二确认信息向所述手爪控制器发送启动指令，以使所述手爪控制器控制所述传动机构带动所述手爪按预设转速模式旋转；
[0136]
脱开模块504，用于根据所述手爪控制器发送的加热完成的第三确认信息向所述手爪控制器发送脱开指令，以使所述手爪控制器控制所述手爪脱开所述导体棒材；
[0137]
第二移动模块505，用于根据所述手爪控制器发送的解锁成功的第四确认信息控制所述传动机构将所述手爪沿所述导体棒材的轴线远离所述导体棒材至预设待机位。
[0138]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。