[發明專利]基于數字孿生五維模型的軟體機器人或驅動器系統及其建模方法

在審

• 申請號: 202010063967.X
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111381515A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 王亞洲;王有良;楊亮
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強宏超

本發明公開一種基于數字孿生五維模型的軟體機器人或驅動器建模方法，軟體機器人或驅動器系統包括物理模型、虛擬模型、孿生數據信息鏈及服務系統，通過孿生數據信息鏈傳送孿生數據；物理模型包括軟體機器人或驅動器本體、傳感器和控制系統，通過各種傳感器采集物理軟體機器人或驅動器實時狀態信息，并基于此數據驅動五維可視化引擎渲染生成與物理軟體機器人或驅動器一致的虛擬軟體機器人或驅動器模型，實現物理軟體機器人或驅動器與虛擬軟體機器人或驅動器的忠實孿生映射，可在線實時和離線非實時地進行多視角可視化展示，能實時自然交互顯示工況，并對工況等信息進行可視化展示及預測，提升軟體機器人或驅動器的智能化水平。

技術領域

本發明涉及軟體機器人技術領域，具體涉及一種基于數字孿生五維模型的軟體機器人或驅動器系統及其建模方法。

背景技術

軟體機器人、驅動器由軟體材料制造而成，理論上具有無限多自由度，具有良好的順從性、適應性及安全性等優點，與傳統剛性機器人相比較具有巨大的優勢，應用越來越廣泛，成為學術界和工程界關注的熱點。但目前軟體機器人、驅動器數字化水平較低。提高軟體機器人、驅動器數字化水平，是軟體機器人、驅動器面臨的一個關鍵問題。

目前，有關軟體機器人或驅動器模型大多局限于某一方面。例如中國專利文獻 CN103978485 B公開了一種仿蛇形軟體機器人或驅動器的運動學和動力學模型，設計出了一種仿蛇型軟體機器人控制系統和控制方法，實現了簡化機器人控制系統的目的，同時也避免了普通機器人運動不夠靈活，不易控制的缺陷；中國專利文獻CN 109664312A利用三維建模軟件對軟體機器人或驅動器外包絡輪廓進行建模時，通過三維掃描儀對所需要的軟體機器人形狀進行三維掃描，然后利用三維建模軟件進行建模，公開了一種基于熱變形的生長型軟體機器人預設變形方法。上述專利提出的軟體機器人或驅動器模型，解決了相應的問題，但是不便于實時顯示、預測工況，不便于提供智能化服務且管理水平低下。

數字孿生集成多物理、多尺度、多領域、多學科屬性，具有實時同步、忠實映射、高保真度的特性，是實現物理世界與信息世界交互與融合的有效技術手段。根據數據孿生“五維結構模型”，數據孿生包括物理空間的物理模型、虛擬空間的虛擬模型、管理系統、孿生數據以及連接物理模型和虛擬模型的孿生數據信息鏈。虛擬模型是對物理模型忠實的數字化鏡像，可高效、準確的評估、預測、優化實體模型并能為實體模型賦予智能。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于數字孿生五維模型的軟體機器人或驅動器建模方法，實現在線實時和離線非實時狀態的多視角可視化展示，能實時自然交互完成工況顯示、預測，實現軟體機器人或驅動器虛實映射和深層次的信息物理融合，提升軟體機器人或驅動器的智能化水平。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

基于數字孿生五維模型的軟體機器人或驅動器系統，包括物理模型、虛擬模型、孿生數據信息鏈及服務系統；物理模型、虛擬模型和服務系統兩兩之間通過孿生數據信息鏈連接；

所述物理模型包括軟體機器人或驅動器本體、傳感器和控制系統，傳感器安裝在軟體機器人或驅動器本體上；傳感器通過不同的數據接口與控制系統連接；控制系統通過所述孿生數據信息鏈對相關數據進行采集與信號傳輸，控制軟體機器人或驅動器的運動，發出報警提示信息；

所述虛擬模型包括數字孿生描述模型和數字孿生智能模型，數字孿生描述模型基于虛擬現實及增強現實技術對物理模型的幾何、物理、行為要素進行虛擬化的高度真實映射，完成對軟體機器人或驅動器工作過程的仿真、優化、評估及實時智能監控與調控；數字孿生智能模型通過對物理模型傳感器采集到的實時數據和原有歷史數據分析與決策，實現軟體機器人或驅動器的工況預測與智能化服務；

所述孿生數據包含軟體機器人或驅動器物理實體數據、虛擬模型數據、服務數據及知識數據；

孿生數據信息鏈實現軟體機器人或驅動器物理模型、虛擬模型、服務及孿生數據間的實時信息交互；