[發明專利]一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統

在審

• 申請號: 201810888010.1
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN109048894A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 鄒杰;李瑋;張智瑩;尹威;周棟梁;王瑤;盧聰
• 申請（專利權）人: 中鐵工程機械研究設計院有限公司;中鐵高新工業股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J5/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

1.一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，其特征在于，包括：

數據變量庫，用于建立程序中需要的數據變量，所述數據變量包括來自PLC中機臂油缸的伸縮長度、機身的旋轉角度，以及編程過程中各種邏輯處理的中間結果；

通訊模塊，用于使變量庫中的變量與PLC之間經過計算機的各種通信接口進行通信連接和數據交換；

仿真模塊，用于在操作臺對開挖機器人操作時使3D模型進行動畫仿真，呈現出機器的工作狀態。

2.根據權利要求1所述的一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，其特征在于，所述通訊模塊通過機臂油缸上的傳感器，采集油缸長度的變化，通過無線網絡傳送至操作臺的路由器，將傳感器的數據作為3D仿真運動的初始數據，通過編程把初始變化轉化為一些中間變量給到每個零件的運動軌跡中。

3.根據權利要求1所述的一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，其特征在于，所述通訊模塊通過以太網訪問PLC中接收傳感器數據存放的地址，實時更新每個油缸長度的變化來達到實時監控機器人工作狀況的目的。

4.根據權利要求1所述的一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，其特征在于，所述仿真模塊中，基于C#高級語言進行編程，分別模擬機械臂在隨油缸的變化而變化、機械臂和機身的三維旋轉的效果以及機器人走行的效果。

5.根據權利要求1所述的一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，其特征在于，當開挖機器人為旋轉工況時，將車身也作為一個整體接收和機械臂相同的旋轉指令，根據得到的機臂旋轉角度做出相對應的旋轉。

6.根據權利要求1所述的一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，其特征在于，所述仿真模塊以機臂固定端為原點建立XY軸坐標系，分計算分別計算各油缸伸縮時的角度變化，并疊加，以此得到最后機臂的位置。

7.根據權利要求1所述的一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，其特征在于，當第一油缸運動時，第一機臂的固定旋轉點為O點，第一油缸的固定點為B點，第一油缸的伸縮桿端點連接于第一機臂上的A點，則OA與OB長度固定，AB長度由第一油缸伸縮長度決定，當AB變化時，計算出∠AOB和∠ABO的度數，讓機臂OD繞O點旋轉，若為正數則順時針旋轉，為負數則為逆時針旋轉。

8.根據權利要求1所述的一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，其特征在于，當第二油缸運動時，第二油缸固定于第一機臂上的點為E點，其固定于第二機臂上的點為F點，第二機臂與第一機壁鉸接的點為D點，則臂FD和DE長度是固定不變的，當油缸2變化時根據三角函數關系算出∠FDE和∠DEF的大小，則油缸2繞點E的旋轉角度為∠FED的角度變化量，機械臂其他部分繞點D旋轉角度為∠FDE的變化量。

9.根據權利要求1所述的一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，其特征在于，第二機臂與第三機臂鉸接于I點，第三油缸鉸接于第二臂上的G點以及第三臂上的H點，當第三油缸伸縮時，根據HG變化計算出∠HIG和∠IGH的大小，并且第三油缸繞點G點的旋轉角度為∠IGH的變化量,機械臂其他部分繞點I旋轉角度為∠HIG的變化量。

10.根據權利要求1所述的一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，其特征在于，第四油缸的一端鉸接于第三機臂上的L點，另一端鉸接于一轉動臂上的K點，所述轉動臂的一端鉸接于第三臂上的J點，第四機臂與所述轉動臂相連；當第四油缸伸縮時，機臂KJ和LJ長度固定不變，當第四油缸伸縮時，根據LK變化算出∠KLJ和∠KJL的大小，第四油缸繞點L的旋轉角度為∠KLJ的變化量,機械臂其他部分繞點J旋轉角度為∠KJL的變化量。