一种基于数字孪生的工业机器人状态监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的工业机器人状态监测方法及系统，包括根据获取到的工业机器人的仿真数据进行仿真，得到所述工业机器人的实时动态虚拟模型；采集所述工业机器人的当前状态数据；将所述当前状态数据输入所述实时动态虚拟模型，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行得到多个动态仿真数据；获取各个动态仿真数据对应的动态标准数据；其中，一个动态仿真数据对应一个动态标准数据；将所述动态仿真数据与所述动态标准数据进行对比，得到所述工业机器人的状态监测结果。本发明专利技术能够基于数字孪生技术对工业机器人进行仿真，得到工业机器人的实时动态虚拟模型，从而实时的对工业机器人的运行状态进行监测，降低了工业机器人出现损伤的概率。出现损伤的概率。出现损伤的概率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的工业机器人状态监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及数字孪生
，具体而言，涉及一种基于数字孪生的工业机器人状态监测方法及系统。

技术介绍

[0002]随着工业机器人的广泛应用，所涉及的作业任务也复杂多样，工业机器人的运行状态直接关系到可靠生产，因此对工业机器人的运行状态进行监测变得尤为重要。
[0003]目前，通常是通过人工的方式对工业机器人的运行状态进行监测，如果工业机器人在运行过程中出现问题，很可能对检查人员的人身安全造成威胁，同时工业机器人也会出现损伤。
[0004]针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种基于数字孪生的工业机器人状态监测方法及系统，能够基于数字孪生技术对工业机器人进行仿真，得到工业机器人的实时动态虚拟模型，从而实时的对工业机器人的运行状态进行监测，降低了工业机器人出现损伤的概率。
[0006]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种基于数字孪生的工业机器人状态监测方法，包括：
[0007]根据获取到的工业机器人的仿真数据进行仿真，得到所述工业机器人的实时动态虚拟模型；
[0008]采集所述工业机器人的当前状态数据；
[0009]将所述当前状态数据输入所述实时动态虚拟模型，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到多个动态仿真数据；
[0010]获取各个动态仿真数据对应的动态标准数据；其中，一个动态仿真数据对应一个动态标准数据；
[0011]将所述动态仿真数据与所述动态标准数据进行对比，得到所述工业机器人的状态监测结果。
[0012]作为一种可选的实施方式，所述根据获取到的工业机器人的仿真数据进行仿真，得到所述工业机器人的实时动态虚拟模型，包括：
[0013]获取工业机器人的仿真数据；其中，所述仿真数据中至少包括构件名称、构件尺寸、构件材料、相连的两个构件之间的连接方式以及构件运动幅度；
[0014]根据所述构件名称、所述构件尺寸以及所述相连的两个构件之间的连接方式，构建所述工业机器人的虚拟模型；其中，所述虚拟模型由多个虚拟构件组成，所述虚拟构件的虚拟构件名称与所述工业机器人的构件名称一一对应，所述虚拟构件的虚拟构件尺寸与所述工业机器人的构件尺寸一一对应，相连的两个虚拟构件之间的连接方式与所述相连的两个虚拟构件对应的两个构建之间的连接方式一一对应；
[0015]根据所述构件材料以及所述构件运动幅度，确定所述虚拟模型中各个虚拟构件的构件参数；
[0016]根据所述各个虚拟构件的构件参数对所述虚拟模型进行仿真，得到所述工业机器人的实时动态虚拟模型。
[0017]作为一种可选的实施方式，所述将所述当前状态数据输入所述实时动态虚拟模型，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到多个动态仿真数据，包括：
[0018]获取所述工业机器人中的待监测构件；
[0019]从所述当前状态数据中确定与所述待监测构件对应的目标状态数据；
[0020]将所述目标状态数据输入所述实时动态虚拟模型中，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到与所述待监测构件对应的动态仿真数据。
[0021]作为一种可选的实施方式，所述待监测构件为横臂构件和立臂构件，所述从所述当前状态数据中确定与所述待监测构件对应的目标状态数据，包括：
[0022]从所述当前状态数据中确定与所述横臂构件对应的横臂状态数据；其中，所述横臂状态数据至少包括横臂位姿数据、横臂转动角度、横臂速度以及横臂加速度；
[0023]从所述当前状态数据中确定与所述立臂构件对应的立臂状态数据；其中，所述立臂状态数据至少包括立臂位姿数据、立臂转动角度、立臂速度以及立臂加速度；
[0024]以及，所述将所述目标状态数据输入所述实时动态虚拟模型中，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到与所述待监测构件对应的动态仿真数据，包括：
[0025]将所述横臂状态数据和所述立臂状态数据输入所述实时动态虚拟模型中，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到与所述横臂构件对应的横臂动态仿真数据以及与所述立臂构件对应的立臂动态仿真数据；其中，所述横臂动态仿真数据至少包括横臂力矩、横臂稳定度以及横臂运动准确率；所述立臂动态仿真数据至少包括立臂力矩、立臂稳定度以及立臂运动准确率。
[0026]作为一种可选的实施方式，所述将所述动态仿真数据与所述动态标准数据进行对比，得到所述工业机器人的状态监测结果，包括：
[0027]获取横臂动态标准数据、立臂动态标准数据、横臂数据权重以及立臂数据权重；其中，所述横臂数据权重至少包括横臂力矩的横臂第一权重、横臂稳定度的横臂第二权重以及横臂运动准确率的横臂第三权重；所述立臂数据权重至少包括立臂力矩的立臂第一权重、立臂稳定度的立臂第二权重以及立臂运动准确率的立臂第三权重；
[0028]将所述横臂动态仿真数据与所述横臂动态标椎数据进行对比，得到横臂对比结果；
[0029]将所述立臂动态仿真数据与所述立臂动态标椎数据进行对比，得到立臂对比结果；
[0030]根据所述横臂对比结果和所述横臂数据权重，确定所述横臂构件的横臂状态标准度；
[0031]根据所述立臂对比结果和所述立臂数据权重，确定所述立臂构件的立臂状态标准度；
[0032]根据所述横臂状态标准度和所述立臂状态标准度，确定所述工业机器人的状态监测结果。
[0033]作为一种可选的实施方式，所述得到所述工业机器人的实时动态虚拟模型之后，所述方法还包括：
[0034]对所述实时动态虚拟模型进行仿真，得到所述工业机器人的多种位姿；
[0035]确定在每种位姿下的每个虚拟构件的最大构件负载；
[0036]根据所述每个虚拟构件的最大构件负载，确定所述工业机器人在每种位姿下的最大标准负载。
[0037]作为一种可选的实施方式，所述采集所述工业机器人的当前状态数据之后，所述方法还包括：
[0038]从所述当前状态数据中获所述工业机器人的当前负载和当前位姿；
[0039]将所述当前负载与所述当前位姿对应的最大标准负载进行对比，得到负载对比结果；
[0040]若所述负载对比结果表示所述当前负载大于所述当前位姿对应的最大标准负载，则输出负载超重提示信息。
[0041]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种基于数字孪生的工业机器人状态监测系统，包括：
[0042]仿真模块，用于根据获取到的工业机器人的仿真数据进行仿真，得到所述工业机器人的实时动态虚拟模型；
[0043]采集模块，用于采集所述工业机器人的当前状态数据；
[0044]输入模块，用于将所述当前状态数据输入所述实时动态虚拟模型，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到多个动态仿真数据；
[0045]获取单元，用于获取各个动态仿真数据对应的动态标准数据；其中，一个动态仿真数据对应一个动态标准数据；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的工业机器人状态监测方法，包括：根据获取到的工业机器人的仿真数据进行仿真，得到所述工业机器人的实时动态虚拟模型；采集所述工业机器人的当前状态数据；将所述当前状态数据输入所述实时动态虚拟模型，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到多个动态仿真数据；获取各个动态仿真数据对应的动态标准数据；其中，一个动态仿真数据对应一个动态标准数据；将所述动态仿真数据与所述动态标准数据进行对比，得到所述工业机器人的状态监测结果。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的工业机器人状态监测方法，所述根据获取到的工业机器人的仿真数据进行仿真，得到所述工业机器人的实时动态虚拟模型，包括：获取工业机器人的仿真数据；其中，所述仿真数据中至少包括构件名称、构件尺寸、构件材料、相连的两个构件之间的连接方式以及构件运动幅度；根据所述构件名称、所述构件尺寸以及所述相连的两个构件之间的连接方式，构建所述工业机器人的虚拟模型；其中，所述虚拟模型由多个虚拟构件组成，所述虚拟构件的虚拟构件名称与所述工业机器人的构件名称一一对应，所述虚拟构件的虚拟构件尺寸与所述工业机器人的构件尺寸一一对应，相连的两个虚拟构件之间的连接方式与所述相连的两个虚拟构件对应的两个构建之间的连接方式一一对应；根据所述构件材料以及所述构件运动幅度，确定所述虚拟模型中各个虚拟构件的构件参数；根据所述各个虚拟构件的构件参数对所述虚拟模型进行仿真，得到所述工业机器人的实时动态虚拟模型。3.根据权利要求1或2所述的基于数字孪生的工业机器人状态监测方法，所述将所述当前状态数据输入所述实时动态虚拟模型，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到多个动态仿真数据，包括：获取所述工业机器人中的待监测构件；从所述当前状态数据中确定与所述待监测构件对应的目标状态数据；将所述目标状态数据输入所述实时动态虚拟模型中，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到与所述待监测构件对应的动态仿真数据。4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的工业机器人状态监测方法，所述待监测构件为横臂构件和立臂构件，所述从所述当前状态数据中确定与所述待监测构件对应的目标状态数据，包括：从所述当前状态数据中确定与所述横臂构件对应的横臂状态数据；其中，所述横臂状态数据至少包括横臂位姿数据、横臂转动角度、横臂速度以及横臂加速度；从所述当前状态数据中确定与所述立臂构件对应的立臂状态数据；其中，所述立臂状态数据至少包括立臂位姿数据、立臂转动角度、立臂速度以及立臂加速度；以及，所述将所述目标状态数据输入所述实时动态虚拟模型中，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到与所述待监测构件对应的动态仿真数据，包括：
将所述横臂状态数据和所述立臂状态数据输入所述实时动态虚拟模型中，以驱动所述实时动态虚拟模型仿真运行，得到与所述横臂构件对应的横臂动态仿真数据以及与所述立臂构件对应的立臂动态仿真数据；其中，所述横臂动态仿...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛勇，曾劲松，甘泉，
申请(专利权)人：安徽机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：