一种基于半实物仿真技术的机器人测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于半实物仿真技术的机器人测试系统，其包括有：示教盒；机器人控制系统，用于根据控制指令执行相应动作；实时仿真系统，用于采集包含机器人控制系统的实时位置数据、姿态数据和速度数据的测试数据；主控系统，主控系统与实时仿真系统建立通信，主控系统预设有与机器人控制系统的执行动作相对应的目标运动模型，主控系统用于接收实时仿真系统采集的测试数据，根据测试数据生成当前运动模型，并显示目标运动模型和当前运动模型，以供用户对比评估。本发明专利技术可将机器人控制系统的动态特性、静态特性和非线性因素真实地反映出来，进而对机器人控制系统的设计进行改进修正，有助于用户及时调整控制参数，以满足系统性能指标。

【技术实现步骤摘要】
一种基于半实物仿真技术的机器人测试系统及方法
本专利技术涉及机器人测试
，尤其涉及一种基于半实物仿真技术的机器人测试系统及方法。
技术介绍
现有技术中，机器人控制系统即为机器人控制器和伺服驱动器所组成的、对机器人实施控制的一套闭环系统，包括对执行机构的设定，也包括从执行机构的反馈，进而整个的伺服系统中实现位置环、速度环和电流环三个闭环系统，以实现对于机器人的精准控制。现有的测试手段，可通过激光跟踪仪对机器人的位姿进行标定，实现将机器人末端姿态的反馈信息与控制系统给定进行比较，得到误差经量，这种测试手段缺少对各个关节的测试误差分析，并且无法将控制系统的动态特性、静态特性和非线性因素等真实地反映出来，在试验和操作方面都比较困难，无法形成对于特定部分的分析。而数学仿真手段又无法将真实的环境模拟出来，对于测试结论只能是理论值，缺乏实际依据，不能成为评估标准，无法满足仿真测试要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种可将机器人控制系统的动态特性、静态特性和非线性因素真实地反映出来，进而对机器人控制系统的设计进行改进修正，有助于用户及时调整控制参数以满足系统性能指标的基于半实物仿真技术的机器人测试系统及方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案。一种基于半实物仿真技术的机器人测试系统，其包括有：示教盒，用于发出控制指令；机器人控制系统，连接于所述示教盒，所述机器人控制系统用于根据所述控制指令执行相应动作；实时仿真系统，连接于所述机器人控制系统，所述实时仿真系统用于采集包含所述机器人控制系统的实时位置数据、姿态数据和速度数据的测试数据；主控系统，所述主控系统与所述实时仿真系统建立通信，所述主控系统预设有与所述机器人控制系统的执行动作相对应的目标运动模型，所述主控系统用于接收所述实时仿真系统采集的测试数据，根据测试数据生成当前运动模型，并显示目标运动模型和当前运动模型，以供用户对比评估。优选地，所述机器人控制系统包括有相互连接的伺服驱动器和机器人控制器，藉由所述机器人控制器控制所述伺服驱动器执行相应动作。优选地，所述实时仿真系统包括有相互连接的仿真机和信号适配系统，所述仿真机与所述主控系统建立通信，所述信号适配系统连接于所述机器人控制系统。优选地，所述仿真机为AIO板卡或者电机仿真板卡。优选地，所述主控系统包括有计算机和显示器。优选地，所述主控系统与所述实时仿真系统基于以太网建立通信。一种基于半实物仿真技术的机器人测试方法，该方法基于一系统实现，所述系统包括有示教盒、机器人控制系统、实时仿真系统和主控系统，所述机器人控制系统连接于所述示教盒，所述实时仿真系统连接于所述机器人控制系统，所述主控系统与所述实时仿真系统建立通信，所述主控系统预设有与所述机器人控制系统的执行动作相对应的目标运动模型，所述方法包括：步骤S1，利用所述示教盒向所述机器人控制系统发出控制指令；步骤S2，所述机器人控制系统根据所述控制指令执行相应动作；步骤S3，所述实时仿真系统对所述机器人控制系统进行测试数据采集，所述测试数据包含所述机器人控制系统的实时位置数据、姿态数据和速度数据；步骤S4，所述主控系统接收所述实时仿真系统采集的测试数据；步骤S5，所述主控系统根据测试数据生成当前运动模型，并显示目标运动模型和当前运动模型，以供用户对比评估。优选地，所述步骤S5的用户对比评估过程中，用户根据目标运动模型对比当前运动模型的误差。优选地，所述机器人控制系统是具备理论模型建模功能的机器人控制系统。优选地，包括有设定步骤：用户通过所述主控系统的人机交互界面设定数值并传送至所述机器人控制系统，所述机器人控制系统根据设定数值重新建模，生成目标运动模型并反馈至所述主控系统。本专利技术公开的基于半实物仿真技术的机器人测试系统中，首先，利用所述示教盒向所述机器人控制系统发出控制指令，之后所述机器人控制系统根据所述控制指令执行相应动作，其次，所述实时仿真系统对所述机器人控制系统进行测试数据采集，所述测试数据包含所述机器人控制系统的实时位置数据、姿态数据和速度数据，再次，所述主控系统接收所述实时仿真系统采集的测试数据，再利用所述主控系统根据测试数据生成当前运动模型，并显示目标运动模型和当前运动模型，以供用户对比评估。本专利技术基于机器人控制系统、实时仿真系统和主控系统搭建半实物仿真机器人控制系统测试平台，将机器人本体真实模拟出来，以在整个闭环系统中对控制系统进行测试验证，将机器人控制系统的动态特性、静态特性和非线性因素通过数据采集至主控系统进行显示，再对数据进行处理分析，可有效地对于控制系统的设计进行修正改进，验证控制器的设计性能，调整控制系统参数以满足系统各项性能指标。附图说明图1为本专利技术机器人测试系统的组成结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作更加详细的描述。本专利技术公开了一种基于半实物仿真技术的机器人测试系统，请参照图1，其包括有：示教盒1，用于发出控制指令；机器人控制系统2，连接于所述示教盒1，所述机器人控制系统2用于根据所述控制指令执行相应动作；实时仿真系统3，连接于所述机器人控制系统2，所述实时仿真系统3用于采集包含所述机器人控制系统2的实时位置数据、姿态数据和速度数据的测试数据；主控系统4，所述主控系统4与所述实时仿真系统3建立通信，所述主控系统4预设有与所述机器人控制系统2的执行动作相对应的目标运动模型，所述主控系统4用于接收所述实时仿真系统3采集的测试数据，根据测试数据生成当前运动模型，并显示目标运动模型和当前运动模型，以供用户对比评估。上述机器人测试系统中，首先，利用所述示教盒1向所述机器人控制系统2发出控制指令，之后所述机器人控制系统2根据所述控制指令执行相应动作，其次，所述实时仿真系统3对所述机器人控制系统2进行测试数据采集，所述测试数据包含所述机器人控制系统2的实时位置数据、姿态数据和速度数据，再次，所述主控系统4接收所述实时仿真系统3采集的测试数据，再利用所述主控系统4根据测试数据生成当前运动模型，并显示目标运动模型和当前运动模型，以供用户对比评估。本专利技术基于机器人控制系统2、实时仿真系统3和主控系统4搭建半实物仿真机器人控制系统测试平台，将机器人本体真实模拟出来，以在整个闭环系统中对控制系统进行测试验证，将机器人控制系统的动态特性、静态特性和非线性因素通过数据采集至主控系统4进行显示，再对数据进行处理分析，可有效地对于控制系统的设计进行修正改进，验证控制器的设计性能，调整控制系统参数以满足系统各项性能指标。本实施例中，所述机器人控制系统2包括有相互连接的伺服驱动器20和机器人控制器21，藉由所述机器人控制器21控制所述伺服驱动器20执行相应动作。上述系统需构建模拟机器人本体，再加入机器人运动学模型和动力学模型，为达到仿真系统的实时性，多轴的协调运动时间的同步要求很高，同时对伺服驱动的电流环、速度环、位置环反馈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半实物仿真技术的机器人测试系统，其特征在于，包括有：/n示教盒(1)，用于发出控制指令；/n机器人控制系统(2)，连接于所述示教盒(1)，所述机器人控制系统(2)用于根据所述控制指令执行相应动作；/n实时仿真系统(3)，连接于所述机器人控制系统(2)，所述实时仿真系统(3)用于采集包含所述机器人控制系统(2)的实时位置数据、姿态数据和速度数据的测试数据；/n主控系统(4)，所述主控系统(4)与所述实时仿真系统(3)建立通信，所述主控系统(4)预设有与所述机器人控制系统(2)的执行动作相对应的目标运动模型，所述主控系统(4)用于接收所述实时仿真系统(3)采集的测试数据，根据测试数据生成当前运动模型，并显示目标运动模型和当前运动模型，以供用户对比评估。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于半实物仿真技术的机器人测试系统，其特征在于，包括有：
示教盒(1)，用于发出控制指令；
机器人控制系统(2)，连接于所述示教盒(1)，所述机器人控制系统(2)用于根据所述控制指令执行相应动作；
实时仿真系统(3)，连接于所述机器人控制系统(2)，所述实时仿真系统(3)用于采集包含所述机器人控制系统(2)的实时位置数据、姿态数据和速度数据的测试数据；
主控系统(4)，所述主控系统(4)与所述实时仿真系统(3)建立通信，所述主控系统(4)预设有与所述机器人控制系统(2)的执行动作相对应的目标运动模型，所述主控系统(4)用于接收所述实时仿真系统(3)采集的测试数据，根据测试数据生成当前运动模型，并显示目标运动模型和当前运动模型，以供用户对比评估。


2.如权利要求1所述的基于半实物仿真技术的机器人测试系统，其特征在于，所述机器人控制系统(2)包括有相互连接的伺服驱动器(20)和机器人控制器(21)，藉由所述机器人控制器(21)控制所述伺服驱动器(20)执行相应动作。


3.如权利要求1所述的基于半实物仿真技术的机器人测试系统，其特征在于，所述实时仿真系统(3)包括有相互连接的仿真机(30)和信号适配系统(31)，所述仿真机(30)与所述主控系统(4)建立通信，所述信号适配系统(31)连接于所述机器人控制系统(2)。


4.如权利要求3所述的基于半实物仿真技术的机器人测试系统，其特征在于，所述仿真机(30)为AIO板卡或者电机仿真板卡。


5.如权利要求1所述的基于半实物仿真技术的机器人测试系统，其特征在于，所述主控系统(4)包括有计算机(40)和显示器(41)。


6.如权利要求1所述的基于半实物仿真技术的机器人测试系统，其特征在于，所述主控系统(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹风山，王宏玉，李秋新，唐忠华，贾凯，刘世昌，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21