[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

本發明涉及一種3D仿真系統，屬于工程機械領域，具體是涉及一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統。本發明可實時遠程模擬機器人的工作狀態，對開挖機器人的機臂、機身和履帶的動作進行完全的仿真，使操作人員在遠程操作時也可清楚的在顯示屏上得到機器人真實的工作狀態，防止誤操作。

技術領域

本發明涉及一種3D仿真系統，屬于工程機械領域，具體是涉及一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統。

背景技術

傳統的挖掘機需要操作人員在司機室通過眼睛來觀察機器的工作狀態，這種工作方式存在的問題有：在工作空間有限或隧道等危險環境中需要對開挖機器人進行遠程操作時，若僅靠肉眼來觀察開挖機器人工作狀態，就很有可能進行誤操作，給工作帶來困難。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的上述的技術問題，提供了一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統。本發明可實時遠程模擬機器人的工作狀態，對開挖機器人的機臂、機身和履帶的動作進行完全的仿真，使操作人員在遠程操作時也可清楚的在顯示屏上得到機器人真實的工作狀態，防止誤操作。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種可遠程操作的開挖機器人的3D仿真系統，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。

在本發明的至少一個實施例中，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。

在本發明的至少一個實施例中，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。

在本發明的至少一個實施例中，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。

在本發明的至少一個實施例中，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。

在本發明的至少一個實施例中，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。

在本發明的至少一個實施例中，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。

在本發明的至少一個實施例中，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。