足式机器人综合一体化仿真系统技术方案

本发明专利技术公开了一种足式机器人综合一体化仿真系统，包括ROS上位机模块、Simulink上位机模块、Simulink

【技术实现步骤摘要】
足式机器人综合一体化仿真系统


[0001]本专利技术属于机器人仿真领域，特别是一种足式机器人综合一体化仿真系统。

技术介绍

[0002]液压四足机器人作为一种复杂系统级装备，由伺服作动器、动力源、运动控制、感知与决策等分系统组成，由于不同分系统存在不同的关键技术，所以会涉及到大量分系统及整机的独立或交互的仿真工作，不同仿真之间如何交互以保证产品研发的效率及准确性，是机器人产品开发领域亟待解决的问题。
[0003]足式机器人仿真涉及虚拟模型仿真与半实物仿真两个方面。虚拟模型仿真是指在计算机平台上建立被控对象的虚拟模型，通过施加指令信号对被控对象特性及控制算法进行仿真。纯粹的虚拟仿真无法准确模拟真实环境，半实物仿真是在仿真系统应用中包含有虚拟模型同时也有真实硬件设备的接入，相互配合共同完成仿真，针对实物调试及试验的半实物仿真系统能够将算法开发与软硬件开发分离，在机器人技术开发中是必要的。按接入真实硬件设备的不同分类，半实物仿真可分为快速控制原型仿真和硬件在环仿真。机器人半实物仿真主要涉及伺服系统、运动控制系统以及感知决策系统半实物仿真。一方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种足式机器人综合一体化仿真系统，其特征在于，包括ROS上位机模块、Simulink上位机模块、Simulink
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RealTime下位机模块、多功能板卡模块；ROS上位机模块运行开源机器人操作系统ROS及其节点管理器、3D可视化软件、开源机器人仿真软件；该模块用于足式机器人运动控制虚拟模型仿真、感知决策虚拟模型仿真、运动控制
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感知决策虚拟模型仿真、作为虚拟决策控制器进行快速控制原型仿真、作为上位机进行决策控制器硬件在环仿真；Simulink上位机模块运行Simulink和AMEsim；该模块用于机器人作动器虚拟模型仿真、动力源虚拟模型仿真、作动器
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动力源虚拟模型仿真、作动器
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运动控制虚拟模型仿真、作为上位机进行伺服控制快速控制原型仿真、作为上位机进行运动控制快速控制原型仿真、作为中间数据可视化及调参节点进行运动控制
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感知决策快速控制原型仿真、作为上位机进行伺服控制器硬件在环仿真、作为上位机进行运动控制器硬件在环仿真、作为中间数据可视化及调参节点进行运动控制器
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感知决策控制器硬件在环仿真；Simulink下位机模块运行Simulink Real
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Time实时系统；该模块运行Simulink上位机模块的实时程序，作为虚拟伺服控制器进行伺服控制快速控制原型仿真、作为虚拟运动控制器进行运动控制快速控制原型仿真、作为虚拟运动控制器进行运动控制
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感知决策快速控制原型仿真、作为下位机进行伺服控制器硬件在环仿真、作为下位机进行运动控制器硬件在环仿真、作为下位机进行运动控制器
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感知决策控制器硬件在环仿真；多功能板卡模块作为输入输出模块实现A/D&D/A采集及输出，并具备CAN总线、EtherCAT总线通讯接口，通过与Simulink下位机模块连接进行数据采集与输出。2.根据权利要求1所述的足式机器人综合一体化仿真系统，其特征在于，所述作动器
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动力源虚拟模型仿真，具体为：在Simulink上位机模块中基于Simulink搭建作动器动力学模型及伺服控制算法，在Simulink上位机模块中基于AMEsim搭建动力源泵阀管路模型，基于Simulink的作动器动力学模型及伺服控制算法经输入指令后输出作动器位移、速度、力数据到基于AMEsim的动力源泵阀管路模型，经基于AMEsim的动力源泵阀管路模型仿真后反馈动力源压力和流量数据至基于Simulink的作动器动力学模型及伺服控制算法，仿真数据统一于Simulink中进行可视化处理。3.根据权利要求1所述的足式机器人综合一体化仿真系统，其特征在于，所述作动器
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运动控制虚拟模型仿真，具体为：在ROS上位机模块中基于Gazebo搭建足式机器人虚拟模型，在Simulink上位机模块中基于Simulink搭建作动器动力学模型及伺服控制算法，在Simulink上位机模块中基于Simulink搭建运动控制算法；将ROS上位机模块与Simulink上位机模块通过TCP/IP协议连接，构建Simulink
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Gazebo联合仿真中间件进行ROS上位机模块与Simulink上位机模块间数据交互及仿真时间匹配；Simulink上位机模块中基于Simulink的运动控制算法及伺服控制算法经输入指令后输出作动器位移、速度、力数据到ROS上位机模块中基于Gazebo的足式机器人虚拟模型，经基于Gazebo的足式机器人虚拟模型仿真后反馈关节角度、角速度、关节力矩至基于Simulink的运动控制算法及伺服控制算法，仿真数据统一于Simulink中进行可视化处理。4.根据权利要求1所述的足式机器人综合一体化仿真系统，其特征在于，所述运动控制
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感知决策虚拟模型仿真过程，具体为：在ROS上位机模块中基于Rviz搭建足式机器人虚拟模型及其外部环境虚拟模型，在ROS上位机模块中基于ROS搭建机器人感知与决策算法，
在Simulink上位机模块中基于Simulink搭建运动控制算法；将ROS上位机模块与Simulink上位机模块通过TCP/IP协议连接，构建Simulink
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Rviz联合仿真中间件进行ROS上位机模块与Simulink上位机模块间数据交互及仿真时间匹配；ROS上位机模块中基于ROS的感知与决策算法经输入指令后输出机器人质心轨迹到Simulink上位机模块中基于Simulink的运动控制算法，经基于Simulink的运动控制算法仿真后反馈关节角度、角速度、关节力矩至基于Rviz的足式机器人虚拟模型；运动控制仿真数据于Simulink中进行可视化处理，感知决策仿真数据于Rviz中进行可视化处理。5.根据权利要求1所述的足式机器人综合一体化仿真系统，其特征在于，所述伺服控制快速控制原型仿真，具体为：在Simulink上位机模块中基于Simulink搭建伺服控制算法，将Simulink上位机模块与Simulink下位机模块通过TCP/IP协议连接，利用Simulink Real
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Time实时系统将Simulink上位机模块中基于Simu...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔维胜，沈冬，吴蕊，孙文进，宋佳星，刘炳军，
申请(专利权)人：南京晨光集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：