一种基于数据处理的机械手装置环境管控系统的制作方法

本发明涉及机械手装置环境管控领域，具体为一种基于数据处理的机械手装置环境管控系统。

背景技术：

1、机械手装置是一种能够模仿人类手臂和手部功能的自动化装置。它通常由一系列连杆、关节和传动机构组成，可以在一定范围内进行复杂的位置和姿态调整，以实现抓取、搬运、操作等任务。机械手装置通常配备有多种传感器，以实现自主定位、环境感知和精细操作等功能。随着机械手装置的功能发展以及应用领域的扩大，已经被广泛应用于工业制造、医疗康复、军事、航天等领域。在工业制造中，机械手装置用于自动化生产线上的装配、搬运、焊接等环节；在医疗康复领域，机械手装置用于协助患者进行康复训练和肢体替代；在军事和航天领域，机械手装置用于无人驾驶平台、卫星维修和深海探索等任务。

2、随着机械手装置的普及，煤矿行业也开始采用将机械手装置应用到煤矿采集、煤矿运输以及煤矿处理等加工步骤和流程之中，但由于煤矿加工处理和运输环境大都环境较差，尤其是空气中的悬浮颗粒物指数变化范围和程度相较于其他应用场景更为严重，对机械手装置的正常运行存在影响，而现有技术中很少有能应用到煤矿行业中的机械手装置所处环境进行管控的系统，难以及时根据机械手装置周围环境内的各项数据测算分析出环境对机械手装置的影响程度，不便于及时根据环境中的各项有关数值变化进行环境调整以及预警操作。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了解决现有技术中难以及时根据机械手装置周围环境内的各项数据测算分析出煤矿环境对机械手装置的影响程度，不便于及时根据环境中的各项有关数值变化进行环境调整以及预警操作的问题，而提出一种基于数据处理的机械手装置环境管控系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于数据处理的机械手装置环境管控系统，包括机械手装置、除尘设备、警报器，还包括环境监测模块、自适控调模块；

3、环境监测模块，环境监测模块包括温湿环析单元、空粒检析单元和空流速析单元，温湿环析单元获取当前机械手装置周围多点温度、湿度数据并对其进行分析处理，得到用于判断环境温、湿度对机械手装置产生影响程度的温湿环异参值βws，空粒检析单元获取当前机械手装置周围环境内pm2.5指数、气溶胶指数以及灰尘粒子指数并对其进行分析处理，得到用于判断空气中悬浮颗粒对机械手装置产生影响程度的空粒影响参值βkl，空流速析单元定期获取当前机械手装置周围空气流速并对其进行分析处理，得到用于判断空气流速对机械手装置产生影响的程度的空流影响参值βls；

4、自适控调模块，包括环值实调单元和异值预警单元，环值实调单元获取温湿环异参值βws、空粒影响参值βkl和空流影响参值βls并进行归一化处理，对处理后的βws、βkl、βls进行分析处理，并根据分析处理结果生成实时的调节指令发送到除尘设备，调整除尘设备的工作档位，异值预警单元获取最新的湿环异参值βws、空粒影响参值βkl和空流影响参值βls，并监控各项值是否在预设范围内，当各项值超出对应预设的范围时，生成警报指令发送到警报器；

5、环值实调单元具体运行步骤如下：

6、将归一化处理后的温湿环异参值βws、空粒影响参值βkl和空流影响参值βls代入预设模型中进行计算，得到环异值α，其中ε1、ε2、ε3均为预设的权重因子，设定多个总范围覆盖环异值α值域的范围区间，分别对应除尘设备的多个档位，当环异值α位于多个范围区间中某个区间时，生成对应档位的调整指令并发送到设置在机械手装置附近的除尘设备，将该除尘设备调整到该档位；

7、异值预警单元运行步骤具体如下：

8、设定3个阈值序列，分别记作一级序列{β′ws,β′kl,βl′s}、二级序列{β′w′s,β′k′l,βl″s}、三级序列{β′w″s,β′k″l,βl″′s}，将实时获得的温湿环异参值βws、空粒影响参值βkl和空流影响参值βls组成比较序列{βws,βkl,βls}并分别与三个阈值序列进行比较，当比较序列{βws,βkl,βls}中任意值大于三级序列{β′w″s,β′k″l,βl″′s}中的对应三级阈值时，对大于三级阈值的数据值进行高亮显示，并生成三级警报指令并发送到警报器，警报器发出持续不断的警报声，针对异常数据值所指示的环境影响因素进行调节；当比较序列{βws,βkl,βls}中任意值大于二级序列{β′w′s,β′k′l,βl″s}中的对应二级阈值时，对大于二级阈值的数据值进行高亮显示，并生成二级警报指令并发送到警报器，警报器不断发出短促的警报声，减小机械手装置的负载并针对异常数据值所指示的环境影响因素进行调节；当比较序列{βws,βkl,βls}中任意值大于一级序列{β′ws,β′kl,βl′s}中的对应一级阈值时，对大于一级阈值的数据值进行高亮显示，并生成一级警报指令并发送到警报器，警报器发出长间隔警报声，查看异常数据值并针对异常数据值所指示的环境影响因素进行调节，当比较过程中生成多种等级的警报指令，仅将等级最高的警报指令发送到警报器并控制警报器发出相应警报，当温湿环异参值βws、空粒影响参值βkl和空流影响参值βls中多个值为异常值时，将多个异常值均进行高亮显示。

9、作为本发明的一种优选实施方式，所述温湿环析单元位于机械手装置周围设置有多个温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器两两组合设置并均匀分布在机械手装置周围，定期采集同一时刻机械手装置周围的多个温度和湿度数据，温湿环析单元具体分析处理步骤如下：

10、计算同一时刻的多组温度数据和湿度数据的均值和极差，分别记作x′、

11、wdx′sd，其中为温度均值、x′wd为温度极差、为湿度均值、x′sd为湿度极差，设定一个温差参考值x′w′d和一个湿差参考值x′s′d，预设一个温极阈值和一个湿极阈值，将温度极差与温极阈值进行比较，当温度极差小于温极阈值时将温差参考值x′w′d赋值为0，当温度极差大于等于温极阈值时将温度极差x′wd代入公式中计算，根据计算结果对温差参考值x′w′d进行赋值；将湿度极差与湿极阈值进行比较，当湿度极差小于湿极阈值时将湿差参考值x′s′d赋值为0，当湿度极差大于等于湿极阈值时将湿度极差x′sd代入公式中计算，根据计算结果对湿差参考值x′s′d进行赋值，其中e为自然常数，μ1、μ2、μ3、μ4均为预设常数因子，将温度均值温差参考值x′w′d、湿度均值湿差参考值x′s′d代入预设模型中，计算得出温湿环异参值βws，其中π为自然常数，λ1、λ2、λ3、λ4均为预设常数因子并且λ1、λ3分别为温度阈值和湿度阈值。

12、作为本发明的一种优选实施方式，所述空粒检析单元具体处理步骤如下：

13、获取当前环境内pm2.5指数、气溶胶指数以及灰尘粒子指数，将pm2.5指数、气溶胶指数以及灰尘粒子指数分别记为y1、y2、y3，分别对应设置三个比较阈值将y1、y2、y3分别代入公式之中进行计算，其中i＝1、2、3，且η1、η2、η3分为别预设好的常数因子，得到pm2.5指数、气溶胶指数以及灰尘粒子指数所分别对应的参考值y1′、y2′、y3′，将计算的出的pm2.5指数参考值y1′、气溶胶指数参考值y2′以及灰尘粒子指数参考值y3′预设模型之中进行计算，得出空粒影响参值βkl，其中ω1、ω2均为预设常数因子。

14、作为本发明的一种优选实施方式，所述空流速析单元具体分析处理步骤如下：

15、定期获取当前机械手装置周围空气流速，设立一个直角坐标系，并在直角坐标系中绘制空气流速随时间的变化折线图，将折线图中每个点标记为(t,w)，n＝1、2、3、……、m，n为记录的时刻序号，m为数据点的总数，则n n

16、对应的两个数据点之间的线段数量为m-1，将线段依次进行标记记为lj，其中lj为点(tn,wn)和点(tn+1,wn+1)之间的线段，计算每个线段lj的斜率值kj，计算公式为将计算得出的斜率值kj一一代入公式中进行计算，其中为预设的比较因子，从而得到m-1个kj′值，设定一个集合u其内部元素由所有kj′值组成，提取集合u中的所有非0元素，计算所有非0元素的个数记作m1，同时将所有值从左到右按照j值从小到大的顺序排列，依次计算出相邻两个非0的kj′值之间值为0的kj′的个数并按顺序分别记作z，q为z的序号，代入公式

17、q q

18、中进行计算得出变差参值m2，对m1、m2进行求和并将所得值作为空流影响参值βls。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1、本发明中通过对机械手装置周围环境的各项数据分成三个单元进行处理分析，分别得到用于判断环境温、湿度对机械手装置产生影响程度的温湿环异参值、用于判断空气中悬浮颗粒对机械手装置产生影响程度的空粒影响参值、用于判断空气流速对机械手装置产生影响的程度的空流影响参值，根据三个参数值可以侧面观察出当前机械手装置所处环境对其运行的影响程度，方便工作人员针对性调整。

21、2、本发明中环境监测模块可以及时获取机械手装置周围的环境数据，帮助了解当前环境对机械手装置的影响程度，自适控调模块能够通过环值实调单元实时调节除尘设备的工作档位，降低空气中的颗粒物含量，保证机械手装置的正常运行，并针对环境影响因素进行调节，异值预警单元能够监控环境参考值是否超出预设范围，并生成相应的警报指令，及时提醒人们注意异常情况，通过这些模块的协同工作，适时降低或停止机械手装置的负载，可以保障机械手装置在多种环境条件下的正常运行，并提供及时的异常预警，有助于确保设备的稳定性和工作效率。