[發明專利]一種機器人研發應用的參數化設計系統及方法

在審

• 申請號: 202310556895.6
• 申請日: 2023-05-17
• 公開（公告）號: CN116595758A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 楊一鳴;刁忍;詹彬;楊勝體;徐明康
• 申請（專利權）人: 深圳墨影科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;B25J19/00;B25J9/16;G06T17/00
• 代理公司: 廣東柏權維知識產權代理有限公司 44898
• 代理人: 陳燕妹

本發明提供了一種機器人研發應用的參數化設計系統及方法，包括：建模模塊，用于基于機器人部件的點云數據，建立機器人三維模型；向量確定模塊，用于基于機器人的尺寸數據和關節數據，確定機器人三維模型各個節點的位移向量和旋轉向量；模擬驅動模塊，用于基于位移向量和旋轉向量，結合驅動參數驅動機器人三維模型進行模擬運動；評估模塊，用于基于模擬運動結果，評估機器人三維模型的設計效果；通過對機器人三維模型進行精準構建，執行驅動和效果評估，得到對機器人三維模型的設計效果，通過機器人三維模型簡化了設計問題，將評估效果滿足需求的機器人三維模型應用到實際的機器人研發中，提高使用研發的設計效率和設計準確性，減少設計周期。

技術領域

本發明涉及機器人設計領域，特別涉及一種機器人研發應用的參數化設計系統及方法。

背景技術

我國正在從制造大國向制造強國邁進，制造業的競爭將愈來愈激烈，提高產品質量和生產效率將是企業在激烈競爭中獲勝的關鍵因素之一，大量使用高性價比的機器人，在提高產品質量和生產效率的同時又減少了人力，降低生產成本。總體而言，伴隨著我國制造企業的增長方式轉變、人工勞動力成本的不斷增加和生產自動化轉型，機器人的市場前景非常廣闊，將是我國制造業發展的必然趨勢。

為滿足相關工程需求，保證機器人具有優良的運動學、靜力學以及動力學等性能，需合理設計機器人的尺度、結構及驅動器參數。若設計過程中對其全工作空間的靜力學、動力學性能進行考察，會使得設計問題極為復雜且無法實現。也會導致設計效率低下和設計準確性不高的問題。

發明內容

本發明提供一種機器人研發應用的參數化設計系統及方法，用以提高實際研發的設計效率和設計準確性，減少設計周期。

一種機器人研發應用的參數化設計系統，包括：

建模模塊，用于基于機器人部件的點云數據，建立機器人三維模型；

向量確定模塊，用于基于機器人的尺寸數據和關節數據，確定機器人三維模型各個節點的位移向量和旋轉向量；

模擬驅動模塊，用于基于位移向量和旋轉向量，結合驅動參數驅動機器人三維模型進行模擬運動；

評估模塊，用于基于模擬運動結果，評估機器人三維模型的設計效果。

優選的，建模模塊，包括：

數據采集單元，用于對機器人部件進行全方位圖像采集，得到采集圖像，并從采集圖像中提取機器人部件的點云數據；

部件連接單元，用于基于點云數據，確定機器人部件之間的連接參數，并按照連接參數對機器人部件進行連接，得到機器人點云數據；

模型構建單元，用于對機器人點云數據進行渲染，得到機器人三維模型。

優選的，向量確定模塊，包括：

節點確定單元，用于基于機器人三維模型的整體，確定機器人的尺寸數據，基于機器人三維模型的數據平滑性，確定機器人三維模型中的節點及其對應的關節數據；

節點劃分單元，用于對機器人三維模型中的節點進行遍歷，確定節點在機器人三維模型中的節點分布，并基于節點分布將節點劃分為多組關聯節點組，并對關聯節點組中的節點進行運動先后排序，得到關聯節點序列；

模型拆分單元，用于根據多組關聯節點組將機器人三維模型拆分得到多個局部三維模型，其中一組關聯節點組對應一個局部三維模型；

模擬單元，用于基于運動決策模型，對部三維模型進行運動模擬，得到初始位移向量和初始旋轉向量；

調整單元，用于對初始位移向量和初始旋轉向量進行機器人形態穩定判斷，并根據穩定判斷結果，對初始位移向量和初始旋轉向量進行更新，根據更新結果得到最終的位移向量和旋轉向量。

優選的，模擬單元，包括：