智能云计算机器人仿真系统软件及其操作方法技术方案

本发明专利技术公开了智能云计算机器人仿真系统软件及其操作方法，包括机器人模型，所述机器人模型包括围绕机器人单元的缓冲区，所述机器人单元包括传感器单元，以提供关节、连杆或其组合周围的缓冲区的传感器读数，所述传感器读数提供触发针对缓冲区的由阈值距离描绘的距离阈值或边界的指示，所述冲区根据阈值距离由速度、周期次数和周期时间定义，判断由于移动而发生碰撞危险；通过设置绕机器人单元的缓冲区，机器人单元包括传感器单元，以提供关节、连杆或其组合周围的缓冲区的传感器读数，解决了现有机器人系统软件架构分为混合式和模块化式，没有模块间的函数接口调用同时没有避免碰撞机制的问题。

【技术实现步骤摘要】
智能云计算机器人仿真系统软件及其操作方法
本专利技术涉及机器人仿真系统软件
，具体为智能云计算机器人仿真系统软件及其操作方法。
技术介绍
机器人系统软件是一项综合复杂的系统工程，功能多样，对系统软件的需求要满足多任务，强实时性的特点，对系统软件的规划设计提出了较高的要求。机器人系统软件按照功能进行划分，以模块化软件架构设计思路实现，逐步成为机器人系统软件的开发趋势；一个合理、高效、灵活、稳定的模块化软件架构，能够有效降低功能数据耦合，提高软件的稳定性和排查错误的高效性。近些年，机器人系统软件技术发展非常迅速，各种机器人系统软件架构在各个领域的机器人控制系统中广泛获得应用；仿真机器人和自动化技术正在提供越来越高的功能水平来支持工业环境，诸如制造设施、接收和配送中心以及仓库。现有技术的研究和开发可以采取许多不同的方向，由于混合式机器人系统软件架构设计结构简单明了，目前绝大多数机器人系统软件架构都普遍采用这种方式，但其高度耦合性随着系统功能的庞大复杂，容易造成系统混乱，给系统稳定性带来很大隐患，不利于系统的后续维护、移植、升级等，同时用户随着机器人系统的增长而变得越来越强大，新旧范式开始利用这一新
有许多利用这些新能力来增强或加强机器人系统的自动化的技术解决方案，诸如机器人系统避免碰撞的能力。但是，机器人系统的附加功能仍然需要手动操作，并且手动操作仍需要避免碰撞，为此提出智能云计算机器人仿真系统软件及其操作方法，来解决此问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供智能云计算机器人仿真系统软件及其操作方法，具备能够有效降低功能数据耦合，提高软件的稳定性且便于系统的后续维护、移植、升级等和系统避免碰撞的优点，解决了现有机器人系统软件架构分为混合式和模块化式，没有模块间的函数接口调用同时没有避免碰撞机制的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：智能云计算机器人仿真系统软件，包括机器人模型，所述机器人模型包括围绕机器人单元的缓冲区，所述机器人单元包括传感器单元，以提供关节、连杆或其组合周围的缓冲区的传感器读数，所述传感器读数提供触发针对缓冲区的由阈值距离描绘的距离阈值或边界的指示，所述冲区根据阈值距离由速度、周期次数和周期时间定义，判断由于移动而发生碰撞危险，所述超出机器人单元、连杆、关节或其组合的物理轮廓的缓冲区的大小或范围，基于对操作环境的改变、碰撞事件或其组合来调整阈值距离；所述速度是基于点动命令的机器人单元的至少一部分的运动速率；所述期次数是控制时间间隔的数量；所述周期时间是每个控制时间间隔的时间量或持续时间；所述缓冲区包括多个段，以避免每个关节、每个连杆、夹持器或其组合的意外接触，缓冲区的维度和阈值距离进行改变；所述机器人系统其组合的传感器读数的数量区分复杂的操作环境与非复杂操作环境；所述阈值基于对操作环境的改变、碰撞事件或其组合来调整距离。优选的，所述阈值距离是固定的或基于机器人单元、连杆、关节或其组合的移动的速度。优选的，所述缓冲区的段对应于关节、连杆、夹持器或其组合，其缓冲区的维度和阈值距离随缓冲区而改变。优选的，所述传感器单元包括传感器接口，传感器接口用于与机器人系统、机器人单元或其组合的其它部分之间的通信。优选的，所述缓冲区的阈值距离和其组合的大小限制在一定的区间内。智能云计算机器人仿真系统软件操作方法，包括以下步骤：步骤1：执行点动操作线程，以确定在碰撞检查时间限制内是否提供通畅状态；以及基于在碰撞检查时间限制之前提供的通畅状态，执行用于机器人单元的点动命令；步骤2：执行碰撞检查线程以确定点动命令是否导致碰撞包括：环境模型中的物品进入缓冲区，基于将操作环境表示为非复杂的环境模型，重新调整缓冲区的大小；步骤3：基于在碰撞检查时间限制之前未提供通畅状态，终止用于机器人单元的点动命令；步骤4：用于手动操作机器人单元的点动命令；实时并行处理点动命令，包括：执行碰撞检查线程，以基于环境模型和机器人模型确定点动命令在操作环境内对于机器人单元是导致碰撞还是导致通畅状态，执行点动操作线程，以确定在碰撞检查时间限制内是否提供通畅状态，基于在碰撞检查时间限制之前提供的通畅状态，通过机器人单元执行点动命令；步骤5：根据机器人系统软件架构的子功能模块间的串联参数，采用子进程的方式动态创建子功能模块，通过输入管道输入子功能模块的上游子功能模块数据，通过接收管道接收子功能模块的下游子功能模块数据；步骤6：解析输入和接收的数据，转换成相应的键值对数据，根据键值对数据，完成命令的相应动作判断和执行；步骤7：根据用户自定义任务集内用户给定的任务优先级和任务执行周期，实现多任务间的执行调度；步骤8：根据用户自定义任务集内用户给定的任务优先级和任务执行周期，实现多任务间的执行调度；步骤9：获取用于初始化机器人系统软件架构的子功能模块数据结构和管道运行环境，并将用户注册执行函数接口赋值给相应的用户注册执行函数指针；步骤10：任务调度模块中，用于根据用户自定义任务集内用户给定的任务优先级和任务执行周期，实现多任务间的执行调度；步骤11：各个子功能模块中，若有一个子功能模块结束退出，该子功能模块通过输出管道使该子功能模块的上游子功能模块结束退出，通过发送管道使该子功能模块的下游子功能模块结束退出，以此类推。优选的，所述在步骤2中，操作环境的判断，控制器、机器人系统其组合利用较少数量或较低复杂度的传感器读数，避免机器人单元的碰撞；操作环境复杂、沿着复杂度谱更趋于复杂，控制器、机器人系统其组合利用更多数量或更高复杂度的传感器单元来避免机器人单元的碰撞。优选的，所述在步骤4中，操作环境的复杂度可以确定传感器单元的实例数量以及针对机器人单元、机器人系统或其组合的传感器读数的数量区分复杂的操作环境与非复杂操作环境。优选的，所述在步骤7中，用户自定义任务集内用户给定的任务优先级和任务执行周期，保存用户任务上下文，实时调度就绪状态下高优先级任务，并进入执行状态，实现多任务间的执行调度。优选的，所述在步骤10中，任务调度模块，机器人系统软件架构的子功能模块间的串联参数，采用子进程的方式动态创建子功能模块；以及用于根据用户自定义任务集内用户给定的任务优先级和任务执行周期，实现多任务间的执行调度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过设置绕机器人单元的缓冲区，机器人单元包括传感器单元，以提供关节、连杆或其组合周围的缓冲区的传感器读数，解决了现有机器人系统软件架构分为混合式和模块化式，没有模块间的函数接口调用同时没有避免碰撞机制的问题，该智能云计算机器人仿真系统软件及其操作方法，具备能够有效降低功能数据耦合，提高软件的稳定性且便于系统的后续维护、移植、升级等和系统避免碰撞的优点。具体实施方式下面将通过实施例的方式对本专利技术作更详细的描述，这些实施例仅是举例说明性的而没有任何对本专利技术范围的限制。本专利技术提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能云计算机器人仿真系统软件，包括机器人模型，其特征在于：所述机器人模型包括围绕机器人单元的缓冲区，所述机器人单元包括传感器单元，以提供关节、连杆或其组合周围的缓冲区的传感器读数，所述传感器读数提供触发针对缓冲区的由阈值距离描绘的距离阈值或边界的指示，所述冲区根据阈值距离由速度、周期次数和周期时间定义，判断由于移动而发生碰撞危险，所述超出机器人单元、连杆、关节或其组合的物理轮廓的缓冲区的大小或范围，基于对操作环境的改变、碰撞事件或其组合来调整阈值距离；/n所述速度是基于点动命令的机器人单元的至少一部分的运动速率；/n所述期次数是控制时间间隔的数量；/n所述周期时间是每个控制时间间隔的时间量或持续时间；/n所述缓冲区包括多个段，以避免每个关节、每个连杆、夹持器或其组合的意外接触，缓冲区的维度和阈值距离进行改变；/n所述机器人系统其组合的传感器读数的数量区分复杂的操作环境与非复杂操作环境；/n所述阈值基于对操作环境的改变、碰撞事件或其组合来调整距离。/n

【技术特征摘要】
1.智能云计算机器人仿真系统软件，包括机器人模型，其特征在于：所述机器人模型包括围绕机器人单元的缓冲区，所述机器人单元包括传感器单元，以提供关节、连杆或其组合周围的缓冲区的传感器读数，所述传感器读数提供触发针对缓冲区的由阈值距离描绘的距离阈值或边界的指示，所述冲区根据阈值距离由速度、周期次数和周期时间定义，判断由于移动而发生碰撞危险，所述超出机器人单元、连杆、关节或其组合的物理轮廓的缓冲区的大小或范围，基于对操作环境的改变、碰撞事件或其组合来调整阈值距离；
所述速度是基于点动命令的机器人单元的至少一部分的运动速率；
所述期次数是控制时间间隔的数量；
所述周期时间是每个控制时间间隔的时间量或持续时间；
所述缓冲区包括多个段，以避免每个关节、每个连杆、夹持器或其组合的意外接触，缓冲区的维度和阈值距离进行改变；
所述机器人系统其组合的传感器读数的数量区分复杂的操作环境与非复杂操作环境；
所述阈值基于对操作环境的改变、碰撞事件或其组合来调整距离。


2.根据权利要求1所述的智能云计算机器人仿真系统软件，其特征在于：所述阈值距离是固定的或基于机器人单元、连杆、关节或其组合的移动的速度。


3.根据权利要求1所述的智能云计算机器人仿真系统软件，其特征在于：所述缓冲区的段对应于关节、连杆、夹持器或其组合，其缓冲区的维度和阈值距离随缓冲区而改变。


4.根据权利要求1所述的智能云计算机器人仿真系统软件，其特征在于：所述传感器单元包括传感器接口，传感器接口用于与机器人系统、机器人单元或其组合的其它部分之间的通信。


5.根据权利要求1所述的智能云计算机器人仿真系统软件，其特征在于：所述缓冲区的阈值距离和其组合的大小限制在一定的区间内。


6.根据权利要求1所述的智能云计算机器人仿真系统软件操作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：执行点动操作线程，以确定在碰撞检查时间限制内是否提供通畅状态；以及基于在碰撞检查时间限制之前提供的通畅状态，执行用于机器人单元的点动命令；
步骤2：执行碰撞检查线程以确定点动命令是否导致碰撞包括：环境模型中的物品进入缓冲区，基于将操作环境表示为非复杂的环境模型，重新调整缓冲区的大小；
步骤3：基于在碰撞检查时间限制之前未提供通畅状态，终止用于机器人单元的点动命令；
步骤4：用于手动操作机器人单元的点动命令；实时并行处理点动命令，包括：执行碰撞检查线程，以基于环境模型和机器人模型确定点动命令在操作环境内对于机器人单元是导致碰撞还是导致...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖辉明，吴丹妮，申奕斐，
申请(专利权)人：亚联美育海南教育科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42