一种动力与流体协同作业系统及控制方法与流程

本技术涉及动力作业设备，尤其涉及一种动力与流体协同作业系统及控制方法。

背景技术：

1、目前，在精密加工及微创作业等领域中，多功能动力设备通常配备多种执行末端以适应不同的作业场景。然而，现有设备在切换不同执行末端或作业场景时，动力输出控制与流体控制（如冷却液供给、废液回收等）往往相互独立，需要操作人员分别进行手动调试与参数设定。这种分离式的控制方式不仅导致跨场景复用效率低下，而且难以实现动力输出状态与流体作业状态的动态同步协同，容易造成作业区域温控不佳、碎屑清理不及时等问题，进而影响作业精度与过程安全性。因此，急需一种能够实现动力与流体在多场景、多末端下自适应协同作业的系统及控制方法。

技术实现思路

1、本技术要解决的技术问题在于现有技术存在的动力输出与流体控制相互独立、跨场景协同性差导致作业效率低及环境维持效果不佳的问题，本技术通过一种动力与流体协同作业系统及控制方法，实现基于末端识别与场景模式双重维度的参数自适应匹配及动力与流体的实时协同联动。

2、为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：

3、提供一种动力与流体协同作业系统，包括动力输出模块、流体控制模块和主控模块；

4、主控模块，用于获取当前接入的执行末端的身份标识，并获取场景模式指令；

5、基于所述身份标识和场景模式指令，匹配对应的动力控制参数集与流体控制参数集；

6、基于所述动力控制参数集驱动动力输出模块运行，并基于所述流体控制参数集驱动流体控制模块运行；

7、在作业过程中，基于所述动力输出模块的实时运行状态，动态调节所述流体控制模块的输出参数，以维持动力输出与流体控制的协同联动。

8、上述系统通过引入执行末端身份识别与场景模式指令的双重输入机制，使主控模块能够自动调用相匹配的动力与流体控制参数集，并在作业过程中根据动力输出的实时状态动态调节流体输出，从而打破了传统设备中动力与流体独立控制的局限，实现了两者在多维工况下的自适应协同，显著提升了作业效率与作业环境的稳定性。

9、优选的，所述主控模块获取当前接入的执行末端的身份标识，包括：

10、通过快插自锁接口的电气阻抗特征或内置通讯芯片，读取执行末端的身份标识；

11、所述场景模式指令包含不同作业环境配置数据的控制指令集，所述主控模块基于控制指令集调用对应的动力控制参数集与流体控制参数集。

12、上述系统将身份识别固化于物理接口的电气特征或通信协议中，并将场景模式定义为包含配置数据的控制指令集而非单纯的人为选择，确保了参数匹配的硬件级可靠性与控制逻辑的确定性，避免了因人工误操作导致的参数错配风险。

13、优选的，所述动力控制参数集包含目标转速区间、最大扭矩上限、加速斜坡时间和工作时限，所述流体控制参数集包含正向流体供给流量、负压抽吸压力、脉冲频率和流体温度阈值；

14、不同的所述场景模式指令对应不同的参数阈值组合，所述参数阈值组合包括第一场景模式、第二场景模式和第三场景模式；

15、在所述第一场景模式下，所述目标转速区间为低转速区间，所述正向流体供给流量和负压抽吸压力均处于高阈值状态，且所述脉冲频率与目标转速区间保持同步；

16、在所述第二场景模式下，所述目标转速区间为中转速区间，所述正向流体供给流量处于低阈值状态，所述负压抽吸压力处于中阈值状态，且所述流体控制模块以预设的脉冲模式输出流体；

17、在所述第三场景模式下，所述目标转速区间为高转速区间，所述最大扭矩上限处于高阈值状态，所述正向流体供给流量和负压抽吸压力均随动力输出模块的实时负载呈正比例递增。

18、上述系统通过细化不同场景模式下的动力与流体参数阈值组合，特别是针对低、中、高三种典型工况定义了差异化的协同策略，使得系统能够精准适配从精细作业到高强度切削等多种需求，保证了在不同负荷条件下均能维持最佳的作业环境与安全边界。

19、优选的，所述主控模块在作业过程中，基于动力输出模块的实时运行状态，动态调节流体控制模块的输出参数，包括：

20、实时获取所述动力输出模块的运行状态参数，所述运行状态参数包括电机负载电流和实际转速；

21、基于所述运行状态参数，计算执行末端的实时作业负荷；

22、根据所述实时作业负荷的变化趋势，按比例调节流体控制模块的输出参数，所述输出参数包括正向流体供给流量或负压抽吸压力。

23、上述系统建立了基于电机负载电流与实际转速的实时作业负荷计算模型，并以此作为流体调节的反馈依据，实现了从“静态预设”向“动态闭环”的控制升级，确保流体供给能够即时响应作业负荷的波动，防止因负荷突变导致的过热或碎屑堆积。

24、优选的，所述根据所述实时作业负荷的变化趋势，按比例调节流体控制模块的输出参数，包括：

25、当检测到所述电机负载电流增大或实际转速升高，导致实时作业负荷超过预设的负荷基准值时，所述主控模块生成流量补偿指令和压力补偿指令；

26、基于所述流量补偿指令，控制流体控制模块中的冲洗泵提高转速，使正向流体供给流量按第一预设比例系数随电机负载电流的增加而线性增大；

27、基于所述压力补偿指令，控制流体控制模块中的吸引泵提高功率，使负压抽吸压力按第二预设比例系数随实际转速的升高而阶梯式增大；

28、当所述实时作业负荷低于负荷基准值时，控制冲洗泵和吸引泵恢复至流体控制参数集设定的基础维持状态。

29、上述系统进一步明确了流量与压力的具体补偿逻辑，即流量随负载电流线性增大以强化降温，压力随转速阶梯式增大以匹配排屑需求，并在低负荷时回归基础维持状态以节能降噪，这种精细化的联动策略在保证作业安全的同时优化了系统的能效比。

30、优选的，所述执行末端与动力输出模块之间采用快插自锁接口进行物理连接；

31、所述执行末端内部集成有与流体控制模块连通的流体通道，所述流体通道包括正向供给通道和/或负压抽吸通道；

32、在所述快插自锁接口锁紧时，所述流体通道与流体控制模块的管路接口自动对接并形成密封连通。

33、上述系统通过快插自锁接口实现了机械连接与流体通路连接的同步完成，不仅简化了执行末端的更换流程，还确保了流体通道在对接过程中的密封可靠性，为术中无菌快速更换及流体协同提供了结构基础。

34、优选的，所述执行末端包括第一类执行末端和第二类执行末端；

35、所述第一类执行末端为硬质材料加工末端，其内部集成有正向供给通道，所述正向供给通道的出口设置于第一类执行末端的作业尖端侧方，用于在作业过程中对作业区域进行持续冲洗降温；

36、所述第二类执行末端为软组织切削末端，其内部集成有负压抽吸通道，所述负压抽吸通道的入口设置于第二类执行末端的切削刃口后方，用于在切削过程中同步抽吸剥离的组织碎屑和废液；

37、当同一所述执行末端同时集成正向供给通道和负压抽吸通道时，所述正向供给通道的出口与负压抽吸通道的入口在空间上呈预设夹角布置，以形成定向流体循环。

38、上述系统案针对不同类型的执行末端设计了差异化的流体通道布局，特别是对于双通道末端采用了空间夹角布置以形成定向流体循环，有效避免了进出流体的短路干扰，最大化了流体在作业区域的覆盖效率与清除能力。

39、优选的，所述主控模块还配置为执行安全保护机制：

40、实时监测所述动力输出模块的电流状态和温度状态，以及流体控制模块的管路压力状态；

41、当检测到电流状态超过过载阈值、温度状态超过过热阈值，或管路压力状态出现异常波动时，触发联动保护动作；

42、所述联动保护动作包括：立即切断动力输出模块的驱动信号使其停机，并同步关闭流体控制模块的流体输出阀门。

43、上述系统构建了涵盖动力与流体双重维度的安全监测体系，并在异常发生时执行联动切断保护，防止因单一系统故障引发连锁反应（如堵转导致过热烧毁或管路破裂导致液体泄漏），显著提升了系统的整体安全性。

44、优选的，还包括人机交互单元，所述人机交互单元与主控模块通信连接；

45、所述人机交互单元包括触控显示屏和物理按键，用于实时显示当前生效的场景模式指令、执行末端的类型、动力输出模块的实时运行状态以及流体控制模块的作业状态；

46、所述人机交互单元还用于接收用户输入的模式切换指令和参数微调指令，并将模式切换指令和参数微调指令传输至主控模块，以更新动力控制参数集和流体控制参数集。

47、上述系统提供了直观的状态可视化与便捷的交互接口，使操作人员能够实时掌握系统协同工作状态并进行必要的干预，增强了系统的可控性与人机协作效率。

48、本技术还提供一种动力与流体协同作业控制方法，应用于如上述方案所述的动力与流体协同作业系统，其特征在于，包括：

49、获取当前接入的执行末端的身份标识，并获取场景模式指令；

50、基于身份标识和场景模式指令，匹配对应的动力控制参数集与流体控制参数集；

51、基于动力控制参数集驱动动力输出模块运行，并基于流体控制参数集驱动流体控制模块运行；

52、在作业过程中，基于动力输出模块的实时运行状态，动态调节流体控制模块的输出参数，以维持动力输出与流体控制的协同联动。

53、上述方法通过标准化的控制流程，将动力与流体的协同逻辑固化为可执行的步骤，确保了系统在不同硬件平台上均能实现一致的自适应协同作业效果。

54、本技术的有益效果在于：通过构建基于执行末端身份标识与场景模式指令的双重维度参数匹配机制，结合动力输出实时状态对流体控制参数的动态调节策略，从根本上解决了现有技术中动力与流体控制割裂、跨场景适配性差的技术难题。其核心原理在于将离散的硬件能力抽象为标准化的参数集，并通过闭环反馈实现两者的时空同步。由此带来的技术效果包括：一是显著提升了多场景作业的准备效率与切换速度，减少了人工调试时间；二是通过实时的协同联动，确保了在不同负荷工况下作业区域温度与洁净度的恒定，有效降低了热损伤与副损伤风险；三是基于双重状态监测的联动保护机制，大幅提高了系统在复杂工况下的运行安全性与可靠性。