控制系统、方法及计算机设备、存储介质与流程

1.本技术涉及机器人控制技术领域，特别是涉及一种控制系统、方法及计算机设备、存储介质。


背景技术：

2.机器人的机械臂是一种能够模拟人的手臂，按照预定动作进行作业(如对物品的抓取或搬运等)的自动化装置。现有技术中，作业人员确定机械臂需要执行的预订动作后，会通过操控设备向控制设备发送该预订动作对应的设定参数，控制设备基于该设定参数确定油缸的设定压力，并基于该设定压力确定比例阀的开度，进而控制油缸中液压油流经比例阀的流量，从而产生一定的压力，以便通过该压力控制机械臂执行相应的动作。但在实际操作的过程中，由于液压油在该开度下，流经比例阀时产生的实际压力可能与设定压力存在较大的误差，从而导致机械臂的执行动作与预定动作存在较大的偏差。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够通过调整比例阀的开度，减小液压油流经比例阀时产生的实际压力与设定压力的误差的控制系统、方法、计算机设备和存储介质。
4.一种控制系统，所述控制系统包括控制设备、机械臂以及比例阀；所述机械臂包括油缸；所述油缸上安装有第一压力传感器；
5.所述第一压力传感器，用于采集所述油缸的输出压力，并向所述控制设备发送所述输出压力；所述输出压力为所述油缸中的液压油流经所述比例阀时产生的压力；
6.所述控制设备，用于根据所述输出压力和所述设定压力，确定目标压力；并根据所述目标压力确定目标开度；以及根据所述目标开度，向所述比例阀发送调整指令；所述调整指令用于指示所述比例阀根据所述目标开度调整当前的开度。
7.在其中一个实施例中，所述控制设备，具体用于确定所述输出压力与所述设定压力的第一差异值，并根据所述第一差异值确定所述目标压力。
8.在其中一个实施例中，所述机械臂包括作业工具，所述作业工具安装有所述油缸和第二压力传感器；
9.所述第二压力传感器，用于采集所述作业工具当前的作业压力，并向所述控制设备发送所述当前的作业压力；
10.所述控制设备，用于根据所述输出压力、所述设定压力以及所述当前的作业压力，确定所述目标压力。
11.在其中一个实施例中，所述控制设备，具体用于确定所述输出压力、所述设定压力以及所述当前的作业压力的第二差异值，并根据所述第二差异值，确定所述目标压力。
12.在其中一个实施例中，所述机械臂包括驱动臂；所述驱动臂包括所述油缸和连接模块；所述连接模块包括机械关节以及角度采集器；
13.所述机械关节，用于连接所述驱动臂中的各个驱动杆；
14.所述角度采集器，用于采集与所述角度采集器对应的机械关节的当前角度，并向所述控制设备发送所述当前角度；
15.所述控制设备，用于根据所述当前角度、所述油缸的所述输出压力和所述设定压力，确定所述油缸的所述目标压力。
16.在其中一个实施例中，所述控制设备，具体用于根据所述当前角度，确定当前压力；以及确定所述当前压力、所述油缸的所述输出压力和所述设定压力的第三差异值；以及根据所述第三差异值，确定所述目标压力。
17.在其中一个实施例中，所述驱动臂包括可拆卸接口；所述可拆卸接口包括所述油缸；
18.所述油缸，集体用于控制所述驱动臂通过所述可拆卸接口脱离作业工具，或者连接所述作业工具。
19.一种控制方法，应用于上述控制系统中的控制设备；所述方法包括：
20.接收来自第一压力传感器采集的油缸的输出压力；所述输出压力为所述油缸中的液压油流经所述比例阀时产生的压力；
21.根据所述输出压力和所述设定压力，确定目标压力；
22.并根据所述目标压力确定目标开度；
23.根据所述目标开度，向所述比例阀发送调整指令；所述调整指令用于指示所述比例阀根据所述目标开度调整当前的开度。
24.在其中一个实施例中，所述根据所述输出压力和所述设定压力，确定目标压力，包括：
25.确定所述输出压力与所述设定压力的第一差异值；
26.根据所述第一差异值，确定所述目标压力。
27.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
28.接收来自第一压力传感器采集的油缸的输出压力；所述输出压力为所述油缸中的液压油流经所述比例阀时产生的压力；
29.根据所述输出压力和所述设定压力，确定目标压力；
30.并根据所述目标压力确定目标开度；
31.根据所述目标开度，向所述比例阀发送调整指令；所述调整指令用于指示所述比例阀根据所述目标开度调整当前的开度。
32.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
33.接收来自第一压力传感器采集的油缸的输出压力；所述输出压力为所述油缸中的液压油流经所述比例阀时产生的压力；
34.根据所述输出压力和所述设定压力，确定目标压力；
35.并根据所述目标压力确定目标开度；
36.根据所述目标开度，向所述比例阀发送调整指令；所述调整指令用于指示所述比例阀根据所述目标开度调整当前的开度。
37.上述控制系统、方法及计算机设备、存储介质，通过在油缸中安装的第一压力传感器采集油缸的输出压力并反馈至控制设备。以便控制设备能够根据该输出压力以及设定压力，确定目标压力；进而根据目标压力确定比例阀的目标开度。使得比例阀能够基于该目标开度调整当前的开度。这样，通过调整机械臂的比例阀当前的开度，能够减小液压油流经比例阀时产生的输出压力与设定压力之间的误差，使得机械臂在实际的输出压力下执行的动作更接近预定动作，从而降低机械臂的执行动作与预订动作的偏差。
附图说明
38.图1为一个实施例中控制系统的结构框图；
39.图2为一个实施例中机器人的结构示意图；
40.图3为一个实施例中作业工具的结构示意图；
41.图4为一个实施例中驱动臂的结构示意图；
42.图5为一个实施例中可拆卸接口的结构示意图；
43.图6为又一个实施例中控制系统的结构框图；
44.图7为一个实施例中控制方法的流程示意图；
45.图8为又一个实施例中控制方法的流程示意图；
46.图9为一个实施例中控制装置的结构框图；
47.图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
48.元件标号说明：
49.控制设备：11；机械臂：12；比例阀：13；油缸：121；第一压力传感器：122；作业工具：123；第二压力传感器：124；驱动臂：125；连接模块126；可拆卸接口：127；机械关节：1261；角度采集器：1262；
具体实施方式
50.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
51.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
52.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
53.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
54.正如背景技术所述，现有技术中，由于油缸121中的液压油流经基于设定压力确定的开度的比例阀13时产生的压力，可能与设定压力存在较大的误差，导致机械臂12的执行
dp协议总线实现两者的通信。
63.本实施例中，通过在油缸121中安装的第一压力传感器122采集油缸121的输出压力并反馈至控制设备11。以便控制设备11能够根据该输出压力以及设定压力，确定目标压力；进而根据目标压力确定比例阀13的目标开度。使得比例阀13能够基于该目标开度调整当前的开度。这样，通过调整机械臂12的比例阀13当前的开度，能够减小液压油流经比例阀13时产生的输出压力与设定压力之间的误差，使得机械臂12在实际的输出压力下执行的动作更接近预定动作，从而降低机械臂12的执行动作与预订动作的偏差。
64.在一个实施例中，控制设备11，具体用于确定输出压力与设定压力的第一差异值，并根据第一差异值确定目标压力。
65.可选的，控制设备11计算输出压力与设定压力的加权值，并将该加权值作为第一差异值。或者，控制设备11直接确定输出压力与设定压力的差值，并将该差值作为第一差异值。
66.进一步的，将第一差异值确定为目标压力。或者，将第一差异值乘以第一预设系数生成目标压力。
67.本实施例中，通过输出压力与设定压力确定的第一差异值，来确定目标压力。以便实现根据目标压力确定比例阀13的目标开度。使得比例阀13能够基于该目标开度调整当前的开度。
68.在一个实施例中，参照图3，机械臂12包括作业工具123，作业工具123安装有油缸121和第二压力传感器124。
69.示例性的，作业工具123在实际应用中可以是夹爪、液压锤、液压切刀等。本技术实施例对作业工具123的具体设备形式不做任何限定。第二压力传感器124可根据作业工具123的不同选用不同的压力传感器。例如，当作业工具123为夹爪的情况下，第二压力传感器124可以为夹持力传感器。该夹持力传感器用于采集作业工具123夹持作业对象的夹持力。需要说明的是，图3中的机械臂12仅展示了一部分，机械臂12的全貌请参照图3。
70.第二压力传感器124，用于采集作业工具123当前的作业压力，并向控制设备11发送当前的作业压力。
71.示例性的，在作业工具123为夹爪的情况下，夹爪上安装的第二压力传感器124为夹持力传感器；夹持力传感器，用于采集夹爪在夹持作业对象时的夹持力；其中，该夹持力即为作业压力。
72.控制设备11，用于根据输出压力、设定压力以及当前的作业压力，确定目标压力。
73.本实施例中，通过在作业工具123中安装的第二压力传感器124采集作业工具123对作业对象当前的作业压力，并根据输出压力、设定压力以及当前的作业压力确定目标压力。提高了目标压力的准确性，进一步减小了液压油流经比例阀13时产生的压力与设定压力的误差，使得作业工具123能够更加精准的进行作业。同时，避免了作业工具123对作业对象的二次伤害。
74.在一个实施例中，控制设备11，具体用于确定输出压力、设定压力以及当前的作业压力的第二差异值，并根据第二差异值，确定目标压力。
75.可选的，控制设备11计算输出压力、设定压力以及当前的作业压力的加权值，并将该加权值作为第二差异值。或者，控制设备11直接确定输出压力与当前的作业压力的加权
值，并确定该加权值与设定压力的差值，并将该差值作为第二差异值。
76.进一步的，将第二差异值确定为目标压力。或者，将第二差异值乘以第二预设系数生成目标压力。
77.本实施例中，通过输出压力、设定压力以及当前的作业压力确定的第二差异值，来确定目标压力。以便实现根据目标压力确定比例阀13的目标开度。使得比例阀13能够基于该目标开度调整当前的开度。
78.在一个实施例中，参照图4，机械臂12包括驱动臂125；驱动臂125包括油缸121和连接模块126；连接模块126包括机械关节1261以及角度采集器1262。
79.示例性的，角度采集器1262在实际应用中的具体实现形式可以是绝对值编码器。还可以是旋转编码器等，本技术实施例对角度采集器1262的具体实现形式不做任何限定，具备角度采集功能的传感器均可作为本技术实施例中的角度采集器1262。
80.机械关节1261，用于连接驱动臂125中的各个驱动杆1251。
81.角度采集器1262，用于采集与角度采集器1262对应的机械关节1261的当前角度，并向控制设备11发送当前角度。
82.在一种实现方式中，所述控制设备11，用于根据所述当前角度、所述油缸121的所述输出压力和所述设定压力，确定所述油缸121的所述目标压力。
83.在另一种实现方式中，控制设备11，还用于根据当前角度以及机械关节1261的设定角度，确定需调节角度；以及根据机械关节1261的需调节角度、油缸121的输出压力和设定压力，确定油缸121的目标压力。
84.示例性的，控制设备11，具体用于根据需调节角度，确定第一需调节压力；并根据油缸121的输出压力和设定压力的差值，确定第二需调节压力。之后，将第一需调节压力与第二需调节压力的平均值确定为油缸121的目标压力。
85.本实施例中，利用角度采集器1262采集机械关节1261的当前角度，并根据当前角度、油缸121的输出压力和设定压力确定目标压力。提高了目标压力的准确性，进一步减小了液压油流经比例阀13时产生的压力与设定压力的误差，使得驱动臂125能够更加精准的进行作业。
86.在一个实施例中，控制设备11，具体用于根据当前角度，确定当前压力；以及确定当前压力、油缸121的输出压力和设定压力的第三差异值；以及根据第三差异值，确定目标压力。
87.可选的，控制设备11确定当前压力与输出压力的平均值，并将该平均值与设定压力的差值作为第三差异值。或者，控制设备11确定当前压力与输出压力的加权平均值，并将该加权平均值与设定压力的差值作为第三差异值。或者，或者，控制设备11确定当前压力与输出压力的加权平均值，并将该加权平均值与设定压力的加权值作为第三差异值。
88.进一步的，将第三差异值确定为目标压力。或者，将第一差异值乘以第三预设系数生成目标压力。
89.需要说明的是，使机械关节1261的角度达到当前角度的压力为当前压力。
90.本实施例中，基于当前角度确定当前压力，并通过当前压力、油缸121的输出压力和设定压力确定的第一差异值，来确定目标压力。以便实现根据目标压力确定比例阀13的目标开度。使得比例阀13能够基于该目标开度调整当前的开度。
91.在一个实施例中，参照图5，驱动臂125包括可拆卸接口127；可拆卸接口127包括油缸121。
92.需要说明的是，用于控制可拆卸接口127中的油缸121的比例阀13的其中一种实现方式为开关比例阀13。
93.油缸121，具体用于控制驱动臂125通过可拆卸接口127脱离作业工具123，或者连接作业工具123。
94.为了更好的理解，参照图6，以两个机械臂12、两种控制设备11为例，对本技术实施例提供的控制系统进行示例性说明。其中，两个机械臂12分别为大臂和小臂。大臂中用于控制驱动臂125作业的油缸121包含4个，分别为大臂第一油缸121、大臂第二油缸121、大臂第三油缸121以及大臂第四油缸121。大臂中还包括用于控制作业工具123偏摆的油缸121(即图6中的大臂作业工具123偏摆油缸121)、用于控制作业工具123的油缸121(即图6中的大臂作业工具123油缸121)以及用于拆卸接口脱离作业工具123或者连接作业工具123的油缸121(即图6中的大臂脱开油缸121)。小臂中用于控制驱动臂125作业的油缸121包含4个，分别为小臂第一油缸121、小臂第二油缸121、小臂第三油缸121以及小臂第四油缸121。小臂中还包括用于控制作业工具123偏摆的油缸121(即图6中的小臂作业工具123偏摆油缸121)、用于控制小臂偏摆的油缸121(即图6中的小臂偏摆油缸121)、用于控制作业工具123的油缸121(即图6中的小臂作业工具123油缸121)以及用于可拆卸接口127脱离作业工具123或者连接作业工具123的油缸121(即图6中的小臂脱开油缸121)。另外，还可以包括用于控制机身旋转的油缸121(即图6中的机身旋转油缸121)。这里，机身旋转油缸121实际是为了控制大臂以及小臂同时转动。
95.进一步的，参照图6所示，大臂或小臂中，用于控制驱动臂125以及机身旋转的各油缸121的比例阀13均可采用高精度比例阀13。用于控制小臂脱开油缸121或大臂脱开油缸121的比例阀13均可采用开关比例阀13。用于控制小臂作业工具123油缸121和大臂作业工具123油缸121的比例阀13金科采用高频响比例阀13。
96.另外，如图6所示，两种控制设备11为嵌入式工控机和数字控制器。其中，根据油缸121的数量，采用4个具有4路控制接口的数字控制器。具体包括：
97.数字控制器1依次通过轴控制接口a(即轴控制a)、放大器以及高精度比例阀13控制大臂第一油缸121。大臂第二油缸121、大臂第三油缸121以及大臂第四油缸121的控制方式与大臂第一油缸121同理，此处不再赘述。
98.数字控制器2依次通过轴控制接口e(即轴控制e)、放大器以及高精度比例阀13控制大臂作业工具123偏摆油缸121。数字控制器2依次通过轴控制接口f(即轴控制f)、放大器以及高精度比例阀13控制小臂作业工具123偏摆油缸121。数字控制器2依次通过轴控制接口g(即轴控制g)、放大器以及高精度比例阀13控制小臂偏摆油缸121。数字控制器2依次通过轴控制接口h(即轴控制h)、放大器以及高精度比例阀13控制机身旋转油缸121。
99.数字控制器3依次通过轴控制接口i(即轴控制i)、放大器以及高精度比例阀13控制小臂第一油缸121。小臂第二油缸121、小臂第三油缸121以及小臂第四油缸121的控制方式与小臂第一油缸121同理，此处不再赘述。
100.数字控制器4依次通过轴控制接口m(即轴控制m)、放大器以及高频响比例阀13控制大臂作业工具123油缸121。数字控制器4依次通过轴控制接口n(即轴控制n)、放大器以及
高频响比例阀13控制小臂作业工具123油缸121。数字控制器4依次通过io控制接口o(即io控制o)、放大器以及开关比例阀13控制大臂脱开油缸121。数字控制器4依次通过io控制接口p(即io控制p)、放大器以及开关比例阀13控制小臂脱开油缸121。
101.需要说明的是，嵌入式工控机通过profibus dp协议总线与数字控制器(1、2、3、4)进行通信。
102.在一个实施例中，如图7所示，提供了一种控制方法，应用于上述控制系统中的控制设备11，该方法包括：
103.s11、接收来自第一压力传感器122采集的油缸121的输出压力；输出压力为油缸121中的液压油流经比例阀13时产生的压力。
104.s12、根据输出压力和设定压力，确定目标压力。
105.s13、根据目标压力确定目标开度。
106.s14、根据目标开度，向比例阀13发送调整指令；调整指令用于指示比例阀13根据目标开度调整当前的开度。
107.在一个实施例中，参照图8，s12具体包括：
108.s121、确定输出压力与设定压力的第一差异值。
109.s122、根据第一差异值，确定目标压力。
110.需要说明的是，上述方法对应的示例性说明以及有益效果均可参照上述的控制系统中控制设备11。此处不再赘述。
111.应该理解的是，虽然图7和图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图7和图8中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
112.在一个实施例中，如图9所示，提供了一种控制装置，包括：接收模块901、处理模块902和发送模块903，其中：
113.接收模块901，用于接收来自第一压力传感器122采集的油缸121的输出压力；输出压力为油缸121中的液压油流经比例阀13时产生的压力。
114.处理模块902，用于根据接收模块901接收的输出压力和设定压力，确定目标压力。
115.处理模块902，还用于根据目标压力确定目标开度。
116.发送模块，用于向比例阀13发送调整指令；调整指令用于指示比例阀13根据目标开度调整当前的开度。
117.在一个实施例中，处理模块，具体用于确定输出压力与设定压力的第一差异值。并根据第一差异值，确定目标压力。
118.需要指出的是，本技术各实施例之间可以相互借鉴或参考，例如，相同或相似的步骤，方法实施例、系统实施例之间，均可以相互参考，不予限制。
119.在一个实施例中，提供一种控制系统装置，包括控制设备11、机械臂12以及比例阀13。机械臂12包括油缸121；油缸121上安装有第一压力传感器122；第一压力传感器122，用
于采集油缸121的输出压力，并向控制设备11发送输出压力；输出压力为油缸121中的液压油流经比例阀13时产生的压力。控制设备11包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
120.s11、接收来自第一压力传感器122采集的油缸121的输出压力；输出压力为油缸121中的液压油流经比例阀13时产生的压力。
121.s12、根据输出压力和设定压力，确定目标压力。
122.s13、根据目标压力确定目标开度。
123.s14、根据目标开度，向比例阀13发送调整指令；调整指令用于指示比例阀13根据目标开度调整当前的开度。
124.在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
125.s121、确定输出压力与设定压力的第一差异值。
126.s122、根据第一差异值，确定目标压力。
127.在一个实施例中，参照图10，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read
‑
only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
128.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
129.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。