[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字孿生的工業(yè)機器人碰撞預測的控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011625772.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112828886A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 王太勇;劉志豪;鄭明良;張雷;趙巍
• 申請（專利權）人: 天津職業(yè)技術師范大學（中國職業(yè)培訓指導教師進修中心）
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠知識產(chǎn)權代理有限公司 12251
• 代理人: 李薇

本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字孿生的工業(yè)機器人碰撞預測的控制方法，包括以下步驟：動作數(shù)據(jù)采集：物理環(huán)境下工業(yè)機器人動作數(shù)據(jù)的采集；建立機器人數(shù)字孿生模型：在仿真平臺中構建與工業(yè)機器人等比高精度的機器人數(shù)字孿生模型；建立聯(lián)系：建立服務器、機器人數(shù)字孿生模型與工業(yè)機器人的聯(lián)系；機器人孿生模型模擬工業(yè)機器人的動作并預測其工作軌跡，分析機器人數(shù)字孿生模型運動軌跡的可行性；機器人數(shù)字孿生模型驅(qū)動工業(yè)機器人同步動作，工業(yè)機器人上傳動作數(shù)據(jù)上傳到服務器中形成閉環(huán)。本發(fā)明可提高工業(yè)機器人運動的穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及工業(yè)機器人控制技術領域，特別是涉及一種基于數(shù)字孿生的工業(yè)機器人碰撞預測的控制方法。

背景技術

隨著機器人技術的不斷發(fā)展，工業(yè)機器人廣泛應用于各個工業(yè)領域，甚至在其他領域都有著應用，多學科知識的融合使得工業(yè)機器人在智能制造領域有著優(yōu)異的表現(xiàn)。數(shù)字孿生是物理產(chǎn)品的數(shù)字化，在虛擬空間模擬物理實體在現(xiàn)實加工環(huán)境中的各種情況，在虛擬空間實現(xiàn)映射，從而反映物理產(chǎn)品的全生命周期過程。

現(xiàn)有的技術往往是通過數(shù)字孿生模型對物理實體實現(xiàn)監(jiān)視、控制以及動作補償?shù)龋悄壳皩ζ鋭幼鞯念A測的應用探索很少，預測是數(shù)字孿生技術實現(xiàn)機器全生命周期過程中不可缺少的一環(huán)，精準的預測可以有效指導工業(yè)機器人之后的工作，避免出現(xiàn)奇異點、碰撞點等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的缺少工業(yè)機器人碰撞預測的問題，而提供一種基于數(shù)字孿生的工業(yè)機器人碰撞預測的控制方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術方案是：

一種基于數(shù)字孿生的工業(yè)機器人碰撞預測的控制方法，包括以下步驟：

動作數(shù)據(jù)采集：物理環(huán)境下工業(yè)機器人動作數(shù)據(jù)的采集；

建立機器人數(shù)字孿生模型：在仿真平臺中構建與工業(yè)機器人等比高精度的機器人數(shù)字孿生模型；

建立聯(lián)系：建立服務器、機器人數(shù)字孿生模型與工業(yè)機器人的聯(lián)系；

機器人孿生模型模擬工業(yè)機器人的動作并預測其工作軌跡，分析機器人數(shù)字孿生模型運動軌跡的可行性；

機器人數(shù)字孿生模型驅(qū)動工業(yè)機器人同步動作，工業(yè)機器人上傳動作數(shù)據(jù)上傳到服務器中形成閉環(huán)。

在上述技術方案中，動作數(shù)據(jù)采集時，工業(yè)機器人軸的位置傳感器采集軸的數(shù)據(jù)，包括工業(yè)機器人的Home點、起始點、目標點、軸的速度或加速度。

在上述技術方案中，建立機器人數(shù)字孿生模型時，機器人數(shù)字孿生模型在幾何結(jié)構上與物理環(huán)境下工業(yè)機器人保持一致，建立機器人數(shù)字孿生模型時，定義機器人數(shù)字孿生模型物理特征、特定行為規(guī)則與感官數(shù)據(jù)模型。

在上述技術方案中，建立聯(lián)系時，工業(yè)機器人基于OPC UA通訊協(xié)議將傳感器獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送到服務器中，服務器對數(shù)據(jù)進行解析，機器人數(shù)字孿生模型讀取服務器解析的數(shù)據(jù)；

仿真平臺建立通訊接口，實現(xiàn)工業(yè)機器人與機器人數(shù)字孿生模型之間的連接與雙向映射，通訊方式為無線網(wǎng)絡、以太網(wǎng)、Can、TCP/IP或OPC UA協(xié)議；

工業(yè)機器人通過以太網(wǎng)并基于TCP/IP傳輸協(xié)議與機器人數(shù)字孿生模型構建聯(lián)系和數(shù)據(jù)交互，同時工業(yè)機器人動作數(shù)據(jù)通過OPC UA協(xié)議傳輸?shù)椒掌髦校瓿杀O(jiān)控。

在上述技術方案中，分析機器人數(shù)字孿生模型運動軌跡的可行性時，包括但不限于碰撞、限位和可達性等，為工業(yè)機器人的安全性做好鋪墊。

在上述技術方案中，機器人孿生模型模擬工業(yè)機器人的動作并預測其工作軌跡時，服務器對工業(yè)機器人需求及其數(shù)據(jù)進行分析，調(diào)用工業(yè)機器人控制器中的軌跡規(guī)劃算法計算生成末端執(zhí)行器的路徑，利用弦公差法將路徑分成p1、p2、...、pn個基點，生成驅(qū)動機器人數(shù)字孿生模型的信息數(shù)據(jù)。