[發明專利]一種適用于分布式光學檢測的多機器人仿真系統

在審

• 申請號: 202210482039.6
• 申請日: 2022-05-05
• 公開（公告）號: CN115032911A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 劉銀華;趙文政;李彥征
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 劉旭章

1.一種適用于分布式光學檢測的多機器人系統運動仿真系統，其特征在于，包括：

數據采集模塊，所述數據采集模塊用于機器人型號、光學傳感器的位置、物體模型及檢測任務的定義與生成；

靜態碰撞檢測模塊，所述靜態碰撞檢測模塊用于判斷當前檢測任務機器人是否可達；

任務分配模塊，所述任務分配模塊用于對測量任務在不同工位、不同機器人下進行分配；

單機器人路徑規劃模塊，所述單機器人路徑規劃模塊用于對單機器人進行無碰撞的路徑規劃與優化；

多機器人路徑規劃模塊，所述多機器人路徑規劃模塊用于對多機器人進行全局路徑規劃與優化；

數據可視化模塊：所述數據可視化模塊通過圖形形式顯示上述各模塊計算結果；

所述數據采集模塊接受輸入的機器人型號、工作坐標系下的位置、光學傳感器相對于機器人末端的位置、待測大型復雜曲面的參數及待測任務信息；所述靜態碰撞檢測模塊與數據采集模塊連接，接受數據采集模塊輸出的機器人模型、執行器位置及任務信息并計算出待測任務中的不可達點及機器人與待測物體之間的無碰撞位姿；所述任務分配模塊與靜態碰撞檢測模塊連接，接受靜態碰撞檢測模塊輸出的不可達點與機器人的無碰撞位姿，計算所有待測任務在不同機器人、不同工位下的分配結果；所述單機器人路徑規劃模塊與任務分配模塊連接，接受單工位下單機器人的檢測任務，計算單機器人在當前檢測任務的情況下，無碰撞路徑規劃結果；所述多機器人路徑規劃模塊與單機器人路徑規劃模塊連接，接受單機器人路徑規劃結果，計算多機器人之間、機器人與待測物體之間的無碰撞路徑結果；所述數據可視化模塊分別與數據采集模塊、靜態碰撞檢測模塊、任務分配模塊、單機器人路徑規劃模塊和多機器人路徑規劃模塊連接，將待測物體及其任務信息的靜態碰撞檢測結果、分配結果、局部路徑規劃結果及全局路徑規劃結果用圖形的方式顯示出來。

2.根據權利要求1所述適用于分布式光學檢測的多機器人系統的仿真系統，其特征在于，所述模型生成模塊可以通過配置機器人型號、光學傳感器位置、待測物體模型及測量任務等信息配置仿真系統運行環境。

3.根據權利要求1所述適用于分布式光學檢測的多機器人系統的仿真系統，其特征在于，所述模型生成模塊提供多種預設的機器人型號模型，可以根據參數進行修改，便于快速進行仿真實驗。

4.根據權利要求1所述適用于分布式光學檢測的多機器人系統的仿真系統，其特征在于，所述求解靜態碰撞檢測模塊采用對機器人使用OBB包圍盒，對大型復雜曲面等待測物體使用三角面片方法。

5.根據權利要求1所述適用于分布式光學檢測的多機器人系統的仿真系統，其特征在于，所述任務分配模塊采用層次化任務分配方法，引入惰性旅行商求解策略，基于FCM聚類方法確定聚類集合后，通過模擬退火算法進行優化。

6.根據權利要求1所述適用于分布式光學檢測的多機器人系統的運動仿真系統，其特征在于，所述單機器人路徑規劃模塊采用基于改進RRT*-connect算法的局部路徑規劃與基于模擬退火算法的全局路徑規劃與優化兩個步驟，實現了單機器人的路徑規劃。

7.根據權利要求1所述適用于分布式光學檢測的多機器人系統的仿真系統，其特征在于，所述多機器人路徑規劃模塊采用了基于空間分割協調策略的任務再分配方法，保證機器人之間無碰撞。

8.根據權利要求1所述適用于分布式光學檢測的多機器人系統的仿真系統，其特征在于，所述數據可視化模塊將其他各所述模塊的數值計算結果通過圖形顯示。

9.根據權利要求1所述適用于分布式光學檢測的多機器人系統的仿真系統，其特征在于，所述仿真系統使用步驟為：

用戶首先通過輸入機器人型號與位置、執行器相對于機器人末端的位置、待測物體模型及待測任務信息等參數配置該仿真系統的運行環境；

在完成上述配置步驟后，即可開始仿真實驗，仿真系統每次完成一個仿真模塊后，會提示用戶當前仿真模塊已完成，并將數值計算結果進行保存，由用戶自行判斷是否需要運行下一仿真模。