本發(fā)明屬于智能機器人與自動化控制，具體為智能化機械臂練習(xí)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、長期的運作過程會導(dǎo)致機械手臂耗損。例如，機械手臂可能因機構(gòu)磨損或材質(zhì)老化等因素而使機械手臂的移動產(chǎn)生偏移。對于一些需要非常精準地機械手臂操作的制程，這些偏移往往會造成制程中出現(xiàn)異常。

2、公開號為cn113920805b的一種機器人多模塊組合仿真實訓(xùn)教學(xué)裝置，該專利通過設(shè)置固定板和底座，并結(jié)合不同重量和材質(zhì)的練習(xí)球，用于訓(xùn)練機械臂對不同材質(zhì)加工件的精準抓取能力。同時，通過側(cè)向拉手的設(shè)計，實現(xiàn)了縱向機械臂與操作人員的同步運轉(zhuǎn)，使機械臂能夠模仿操作人員的運動軌跡。然而，該技術(shù)方案中，機械臂的訓(xùn)練模式主要依賴于操作人員的物理引導(dǎo)，智能化自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力有所欠缺。此外，其訓(xùn)練過程中的反饋機制較為單一，實時監(jiān)測和優(yōu)化機械臂動作精度與效率的能力有待提升，可能影響訓(xùn)練效果的進一步提高。

3、公開號為cn113181621b的一種利用vr和力反饋機械臂的輔助訓(xùn)練設(shè)備，該專利通過結(jié)合vr設(shè)備和服務(wù)終端，實現(xiàn)了機械臂動作與虛擬訓(xùn)練工具的聯(lián)動，并通過力反饋技術(shù)加強了運動人員的注意力練習(xí)。然而，該技術(shù)方案中，機械臂的訓(xùn)練內(nèi)容主要集中于特定場景（如運動員訓(xùn)練），適用范圍相對有限。此外，其力反饋機制的精確度和響應(yīng)速度可能受到硬件性能的影響，高精度訓(xùn)練需求的滿足存在一定挑戰(zhàn)。同時，該系統(tǒng)對訓(xùn)練數(shù)據(jù)的深度分析和智能化處理能力不足，個性化訓(xùn)練方案的支持仍有改進空間。

4、上述問題表明，現(xiàn)有的機械臂練習(xí)方法及系統(tǒng)在智能化程度、訓(xùn)練模式的多樣性、反饋機制的精確性以及個性化訓(xùn)練支持等方面仍存在一定的不足。因此，本發(fā)明提供智能化機械臂練習(xí)方法及系統(tǒng)，旨在通過引入人工智能算法、多模態(tài)交互技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析，提升機械臂的自主學(xué)習(xí)能力、訓(xùn)練效率和適用范圍，從而滿足復(fù)雜場景下對高效、智能機械臂訓(xùn)練的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供智能化機械臂練習(xí)系統(tǒng)和智能化機械臂練習(xí)方法，通過結(jié)合多模態(tài)交互技術(shù)和自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法，在機械臂運行過程中實時監(jiān)測其動作精度，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果動態(tài)調(diào)整機械臂的訓(xùn)練參數(shù)，從而提升機械臂自主學(xué)習(xí)能力和訓(xùn)練效率。

2、本發(fā)明的智能化機械臂練習(xí)系統(tǒng)包括機械臂主體、數(shù)據(jù)采集模塊、運算處理模塊以及反饋控制模塊。機械臂主體在預(yù)設(shè)空間內(nèi)執(zhí)行第一軌跡運動，該第一軌跡運動對應(yīng)于一個三維坐標系中的平面路徑。數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置于機械臂主體的運行范圍內(nèi)，用于檢測機械臂主體是否位于預(yù)定的感應(yīng)區(qū)間內(nèi)。運算處理模塊與機械臂主體和數(shù)據(jù)采集模塊連接，運算處理模塊配置為：在機械臂主體執(zhí)行第一軌跡運動期間，基于機械臂主體離開感應(yīng)區(qū)間和重新進入感應(yīng)區(qū)間的時間節(jié)點計算第一軌跡運動的第一完成時間；將第一完成時間與基準時間進行比對，以評估機械臂主體的動作精度是否符合要求。

3、優(yōu)選的，上述的智能化機械臂練習(xí)系統(tǒng)還包括存儲模塊。存儲模塊與運算處理模塊連接，基準時間預(yù)先記錄并保存于存儲模塊中。

4、優(yōu)選的，當(dāng)機械臂主體完成第一軌跡運動后，機械臂主體沿垂直方向移動至另一高度位置，并接著執(zhí)行第二軌跡運動，該第二軌跡運動對應(yīng)于另一個三維坐標系中的平面路徑。運算處理模塊進一步配置為：在機械臂主體執(zhí)行第二軌跡運動期間，基于機械臂主體離開感應(yīng)區(qū)間和重新進入感應(yīng)區(qū)間的時間節(jié)點計算第二軌跡運動的第二完成時間；將第二完成時間與另一基準時間進行比對，以評估機械臂主體的動作精度是否符合要求。

5、優(yōu)選的，上述的運算處理模塊還連接至提示模塊，當(dāng)運算處理模塊評估出機械臂主體的動作精度不符合要求時，運算處理模塊通過提示模塊輸出對應(yīng)的提示信息。

6、優(yōu)選的，上述的數(shù)據(jù)采集模塊采用光束傳感器，光束傳感器設(shè)置為向感應(yīng)區(qū)間發(fā)射檢測用的光束信號。

7、本發(fā)明的智能化機械臂練習(xí)方法適用于機械臂主體，包括以下步驟：由機械臂主體執(zhí)行對應(yīng)于三維坐標系中第一平面的第一軌跡運動；由數(shù)據(jù)采集模塊檢測機械臂主體是否位于預(yù)定的感應(yīng)區(qū)間內(nèi)；在機械臂主體執(zhí)行第一軌跡運動期間，基于機械臂主體離開感應(yīng)區(qū)間和重新進入感應(yīng)區(qū)間的時間節(jié)點計算第一軌跡運動的第一完成時間；將第一完成時間與基準時間進行比對，以評估機械臂主體的動作精度是否符合要求。

8、優(yōu)選的，上述的智能化機械臂練習(xí)方法還包括以下步驟：將基準時間預(yù)先記錄并保存于存儲模塊中。

9、優(yōu)選的，上述的智能化機械臂練習(xí)方法還包括以下步驟：當(dāng)機械臂主體完成第一軌跡運動后，由機械臂主體沿垂直方向移動至另一高度位置，并接著執(zhí)行對應(yīng)于三維坐標系中第二平面的第二軌跡運動；在機械臂主體執(zhí)行第二軌跡運動期間，基于機械臂主體離開感應(yīng)區(qū)間和重新進入感應(yīng)區(qū)間的時間節(jié)點計算第二軌跡運動的第二完成時間；將第二完成時間與另一基準時間進行比對，以評估機械臂主體的動作精度是否符合要求。

10、優(yōu)選的，上述的智能化機械臂練習(xí)方法還包括以下步驟：當(dāng)評估出機械臂主體的動作精度不符合要求時，通過提示模塊輸出對應(yīng)的提示信息。

11、優(yōu)選的，上述的數(shù)據(jù)采集模塊采用光束傳感器，光束傳感器設(shè)置為向感應(yīng)區(qū)間發(fā)射檢測用的光束信號。

12、基于上述，本發(fā)明的智能化機械臂練習(xí)系統(tǒng)通過引入多模態(tài)交互技術(shù)與自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法，能夠?qū)崟r監(jiān)測機械臂主體的動作精度，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果動態(tài)調(diào)整訓(xùn)練參數(shù)，從而顯著提升機械臂主體的自主學(xué)習(xí)能力、訓(xùn)練效率以及適用范圍。

13、具體實現(xiàn)方案

14、數(shù)據(jù)采集模塊的具體設(shè)計

15、數(shù)據(jù)采集模塊的核心元件為光束傳感器，光束傳感器通過支架固定于機械臂主體的運行范圍內(nèi)。支架采用可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，允許用戶根據(jù)實際需求調(diào)整光束傳感器的安裝角度和位置。光束傳感器內(nèi)部集成有光源發(fā)射器和接收器，光源發(fā)射器發(fā)出的光束信號覆蓋整個感應(yīng)區(qū)間，當(dāng)機械臂主體進入或離開感應(yīng)區(qū)間時，接收器會捕捉到光束信號的變化，并將信號變化的時間點傳輸至運算處理模塊。

16、運算處理模塊的具體算法

17、運算處理模塊內(nèi)置一套自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法，用于分析機械臂主體的動作精度。算法分為以下幾個步驟：

18、數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理：接收來自數(shù)據(jù)采集模塊的時間節(jié)點數(shù)據(jù)，并去除因環(huán)境干擾導(dǎo)致的異常值。

19、時間差計算：基于時間節(jié)點數(shù)據(jù)計算機械臂主體離開感應(yīng)區(qū)間和重新進入感應(yīng)區(qū)間的時間差，得到第一完成時間或第二完成時間。

20、精度評估：將計算得到的時間差與對應(yīng)的基準時間進行比對，若偏差超過預(yù)設(shè)閾值，則判定機械臂主體的動作精度不符合要求。

21、動態(tài)調(diào)整：根據(jù)評估結(jié)果，調(diào)整機械臂主體的訓(xùn)練參數(shù)，例如增加訓(xùn)練強度或改變訓(xùn)練軌跡。

22、反饋控制模塊的具體功能

23、反饋控制模塊通過提示模塊向用戶提供可視化的反饋信息。提示模塊采用led顯示屏與語音播報裝置相結(jié)合的設(shè)計，當(dāng)運算處理模塊評估出機械臂主體的動作精度不符合要求時，提示模塊會顯示具體的誤差信息并通過語音播報提醒用戶采取相應(yīng)的措施。

24、存儲模塊的具體實現(xiàn)

25、存儲模塊采用非易失性存儲介質(zhì)，用于保存基準時間及其他關(guān)鍵參數(shù)。存儲模塊通過高速數(shù)據(jù)接口與運算處理模塊連接，確保數(shù)據(jù)讀取與寫入的高效性。此外，存儲模塊還支持用戶通過外部設(shè)備導(dǎo)入或?qū)С鰯?shù)據(jù)，便于后續(xù)分析與優(yōu)化。

26、系統(tǒng)整體工作流程

27、機械臂主體按照預(yù)設(shè)軌跡執(zhí)行第一軌跡運動，數(shù)據(jù)采集模塊實時監(jiān)測機械臂主體是否位于感應(yīng)區(qū)間內(nèi)。

28、運算處理模塊根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊提供的時間節(jié)點數(shù)據(jù)計算第一完成時間，并將其與基準時間進行比對。

29、若第一完成時間與基準時間的偏差超過預(yù)設(shè)閾值，反饋控制模塊通過提示模塊輸出提示信息。

30、當(dāng)機械臂主體完成第一軌跡運動后，沿垂直方向移動至另一高度位置，并執(zhí)行第二軌跡運動，重復(fù)上述步驟。

31、通過上述具體實現(xiàn)方案，本發(fā)明的智能化機械臂練習(xí)系統(tǒng)能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的智能化程度不足、訓(xùn)練模式單一以及反饋機制不完善等問題，為復(fù)雜場景下的高效、智能機械臂訓(xùn)練提供了全新的解決方案。