基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法、系统及系统；该方法包括：设置云端操作系统，接受生产设备的注册；为成功注册的设备部署其工作所需的计算、存储资源；通过云端操作系统连接设备，以使设备在所述云端操作系统中通过驱动程序调用所述计算资源；构建生产线的数字孪生模型，建立针对真实物理生产线控制的虚拟生产线模型；通过云端操作系统的数据映射模块，建立一个数据映射线程，将真实的机器人，PLC以及传感器数据映射到虚拟场景中。通过将机器人，PLC，传感器等设备使用的计算、存储资源部署在云平台上，解决其自身对于计算资源和驱动程序的依赖，从而显著的提高性能、降低功耗，并扩展机器人生产线的功能。的功能。的功能。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法、系统及设备


[0001]本专利技术属于工业物联网
，尤其涉及一种基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]物联网是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种诸如信息传感设备、信息处理设备等物联网设备与互联网结合起来而形成的一个网络，可以实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。
[0003]机器人生产线设备，作为物联网中的重要组成部分，其任务运行、性能、功耗、功能对于工业物联网的整体运行有着重要的影响。工业物联网设备上需要设置操作系统，然而传统操作系统的延时长，功耗高，占用空间大，当应用在物联设备时，会造成工业物联网设备性能低、功耗高的问题，尤其是当引入数字孪生应用时，更需要更小的延迟以及更强的计算能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法、系统及设备，解决现有技术中操作系统的延时长，功耗高，占用空间大，当应用在物联设备时，会造成工业物联网设备性能低、功耗高的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下方案实现：
[0006]基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法，包括如下步骤：
[0007]S01：设置云端操作系统，接受机器人生产线设备的注册；
[0008]S02：在云平台为成功注册的机器人生产线设备部署其工作所需的计算、存储资源，并在云端操作系统中为计算存储资源相应的配置驱动程序；r/>[0009]S03：通过云端操作系统连接成功注册的机器人生产线设备，以使机器人生产线设备在云端操作系统中通过驱动程序调用计算资源；
[0010]S04：构建生产线的数字孪生模型，建立针对真实物理生产线控制的虚拟生产线模型；通过云端操作系统的数据映射模块，建立一个数据映射线程，将真实的机器人、PLC以及传感器数据映射到虚拟场景中。
[0011]进一步优化，所述计算资源包括内存、硬盘、图形处理器、外接输入设备中的至少一种。
[0012]进一步优化，所述机器人生产线操作系统为机器人、PLC、以及传感器设备提供如下功能：进程间通信、进程管理、中断管理、任务调度，内存管理、设备性能监测、以及数字孪生扩展应用。
[0013]进一步优化，所述机器人生产线设备的注册，具体包括如下步骤：
[0014]S011：在云平台上，预先设置有用于注册物联网设备的云端校验码，该云端校验码
为云平台的一个唯一身份标识；在物联网设备上，预先设置有用于向云平台注册的终端校验码，该终端校验码为物联网设备的一个唯一身份标识；该终端校验码是在云平台设置云端操作系统时为物联网设备生成的；
[0015]S012：云平台获取存储在其本地的云端校验码；向物联网设备获取终端校验码；
[0016]S013：对对云端校验码和终端校验码进行一致性判定，当一致性判定通过时，则将物联网设备成功注册至云平台；当一致性判定不通过时，则表明物联网设备的身份存在问题或者是物联网设备与云平台的通信被劫持，此时物联网设备无法注册至云平台，进而无法调用云平台上部署的计算资源；
[0017]进一步优化，还包括：通过所述云端操作系统获取所述生产线设备调用所述计算资源的调用状态；根据所述调用状态调整所述生产线设备调用所述计算资源的调用量。
[0018]进一步优化，还包括：在所述云端操作系统中构建一种供用户设备上传或下载应用程序的应用程序商店；其中，所述应用程序所对应的业务是通过所述物联网设备实现的。
[0019]进一步优化，还包括：通过所述云端操作系统使安装有所述应用程序的用户设备与所述物联网设备进行数据交互，以使所述用户设备控制所述物联网设备。
[0020]基于数字孪生的机器人产线操作系统，包括云平台和边缘网关设备；
[0021]所述云平台，设置有云端操作系统，被配置为部署所述机器人，PLC、传感器工作所需的计算，存储资源，并在云端操作系统中为所述计算资源配置相应的驱动程序；
[0022]所述边缘网关设备用于连接生产线设备和云端操作系统。
[0023]进一步优化，还包括用户设备；所述云平台，还被配置为构建数字孪生应用的应用商城，用户可以购买不同的数字孪生应用，包括数字孪生生产线以及生产线设备的数字孪生模型应用(包括设备的预测性维护，设备的运维信息展示)
[0024]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的方法。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0026]本专利技术提供的基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法、系统及电子设备，基于云原生的设计理念，将对机器人生产线设备的性能和功耗起到决定性影响的计算资源不再部署在物联网设备上，而是改为部署在云平台上，并相应的在操作系统层面配置计算资源对应的驱动程序。这使得机器人生产线设备能够在工作时，基于云平台强大计算资源部署能力、数据传输和数据处理能力，解决其自身对于计算资源和驱动程序的依赖，从而实现了机器人生产线设备的上云，进而显著的提高性能、降低功耗；同时，基于云平台部署的计算资源，使得物联网设备不再受限于计算资源部署在本地而带来的功能限制，这有效的扩展、丰富了机器人生产线设备所能实现的功能。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例一的应用场景示意图；
[0028]图2为本专利技术所述基于云原生的物联网操作系统构建方法流程图；
[0029]图3为本所述电子设备结构示意图。
具体实施方式
[0030]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本公开进一步详细说明。以下，通过具体的实施例来详细说明本实施例中的基于数字孪生的机器人生产线设备控制方案。
[0031]实施例一：
[0032]首先，参考图1，本专利技术所述的基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法，其应用场景中包括有云平台和机器人生产线设备。其中，云平台位于云端，大量分布式的机器人生产线设备位于用户端，且云平台和机器人生产线设备间通过互联网实现数据交互。在一些具体的实施方式中，可能还会涉及用户使用其用户设备通过云平台与机器人生产线设备，故应用场景中还可以包括用户设备。此外，需要说明的是，在后续各实施例中，在说明云平台与机器人生产线设备的控制交互过程中所涉及的机器人生产线设备，可以理解为大量分布式的物联网设备的任意一个，并非是指应用场景中仅存在一个物联网设备。
[0033]参考图2，所述的基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法，该机器人生产线设备控制方法是通过云平台实施的，其包括以下步骤：
[0034]步骤S201、设置云端操作系统；
[0035]步骤S202、接受机器人生产线设备的注册；所述机器人生产线设备上设置有终端操作系统；
[0036]步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：设置云端操作系统，接受机器人生产线设备的注册；S02：在云平台为成功注册的机器人生产线设备部署其工作所需的计算、存储资源，并在云端操作系统中为计算存储资源相应的配置驱动程序；S03：通过云端操作系统连接成功注册的机器人生产线设备，以使机器人生产线设备在云端操作系统中通过驱动程序调用计算资源；S04：构建生产线的数字孪生模型，建立针对真实物理生产线控制的虚拟生产线模型；通过云端操作系统的数据映射模块，建立一个数据映射线程，将真实的机器人、PLC以及传感器数据映射到虚拟场景中。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法，其特征在于，所述计算资源包括内存、硬盘、图形处理器、外接输入设备中的至少一种。3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法，其特征在于，所述机器人生产线操作系统为机器人、PLC、以及传感器设备提供如下功能：进程间通信、进程管理、中断管理、任务调度，内存管理、设备性能监测、以及数字孪生扩展应用。4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的机器人生产线操作系统构建方法，其特征在于，所述机器人生产线设备的注册，具体包括如下步骤：S011：在云平台上，预先设置有用于注册物联网设备的云端校验码，该云端校验码为云平台的一个唯一身份标识；在物联网设备上，预先设置有用于向云平台注册的终端校验码，该终端校验码为物联网设备的一个唯一身份标识；该终端校验码是在云平台设置云端操作系统时为物联网设备生成的；S012：云平台获取存储在其本地的云端校验码；向物联网设备获取终端校验码；S013：对对云端校验码和终端校验码进行一致性判定，当一致性判定通过时，则将物联网设备成功注册至云平台；当一...

【专利技术属性】
技术研发人员：石珈，樊传浩，唐怀磊，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：