[發明專利]基于數字孿生的機械臂智能裝備控制方法及系統

在審

• 申請號: 202111161215.8
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113752264A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 段建國;龔向榮;張青雷;周瑩;劉震
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發明涉及一種基于數字孿生的機械臂智能裝備控制方法及系統。該方法包括：創建孿生空間；采集機械臂各關節運行位姿數據；建立數據庫，并繪制路徑曲線圖；獲取機械臂各關節最優運動姿態；將規劃路徑經孿生空間模擬運行后反饋給物理空間。上述基于數字孿生的機械臂智能裝備控制方法及系統，通過孿生世界來映射物理真實世界，完美的詮釋了數字孿生的核心理念，根據對機械臂運行數據的分析處理以及路徑曲線獲取結果，避免潛在的碰撞，提高裝備過程的工作效率，更提高了裝配結果的靈活性和精確性。

技術領域

本發明涉及機械智能制造技術領域，特別是涉及一種基于數字孿生的機械臂智能裝備控制方法及系統。

背景技術

數字孿生是一種利用物理模型、傳感器設備等數據，集成多學科、多概率及多尺度的仿真過程，數字孿生技術結合三維建模、通信連接及大數據分析等信息技術將物理世界中實體的行為、狀態及性能映射至虛擬世界，通過監控、預測虛擬世界中的對象來對物理世界進行控制，由物理世界與虛擬世界的交互融合來實現協調統一。

傳統的對機械臂裝備進行控制研究的過程中，機械臂是按照固定的軌跡路線進行移動。而由于在此過程中機械臂生成軌跡的算法單一，因此對機械臂運動靈活度會產生很大的影響。

發明內容

基于此，有必要針對傳統機械臂運動靈活度差的問題，提供一種機械臂控制靈活的基于數字孿生的機械臂智能裝備控制方法及系統。

一種基于數字孿生的機械臂智能裝備控制方法，所述方法包括：

創建孿生空間；

采集機械臂各關節運行位姿數據；

建立數據庫，并繪制路徑曲線圖；

獲取機械臂各關節最優運動姿態；

將規劃路徑經孿生空間模擬運行后反饋給物理空間。

進一步的，所述孿生空間與物理空間中的物理實體相對應。

進一步的，所述采集機械臂各關節運行位姿數據為在機械臂運動過程中，按時間周期性進行提取數據。

進一步的，所述建立數據庫包括：

建立實時數據庫和歷史數據庫；

從歷史數據庫中獲取路徑規劃算法庫。

進一步的，所述獲取機械臂各關節最優運動姿態包括：

對所述歷史數據庫的數據進行計算；

將結果進行橫向比較，選取較優算法結果。

一種基于數字孿生的機械臂智能裝備控制系統，包括物理層、虛擬層和數據層；

所述物理層采集機械臂關節位姿數據；

所述虛擬層實時映射物理層的真實工作過程；

所述數據層處理虛擬層的信息反饋，并控制機械臂的運行。

進一步的，所述物理層包括夾取區域、配送區域和裝配區域；

所述夾取區域為機械臂夾取零部件放置處的區域；

所述配送區域為夾取零件的運動區域；

所述裝配區域為零部件送達后進行最后裝配操作的區域。

進一步的，所述虛擬層包括虛擬場景、三維模型和邏輯模型；

所述虛擬場景由真實工作環境搭建而成；

所述三維模型為實體設備物理特征的真實寫照；

所述邏輯模型是對設備之間運行邏輯的認知能力。