一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台及方法技术

本发明专利技术涉及移动操作机器人功能算法开发技术领域的一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台及方法；仿真验证平台包括算法模块模型

【技术实现步骤摘要】
一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台及方法


[0001]本专利技术涉及移动操作机器人功能算法开发
，特别涉及一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台及方法
。

技术介绍

[0002]在不同的工业应用场景中时，不同的作业性质对移动操作机器人的功能要求也不尽相同，因而，移动操作机器人的研发及落地部署经常呈现出一定程度的定制化特征
。
这种定制化特征主要表现在机器人研发过程中总是需要研发新的算法，新的功能，以便适应机器人的各种工作场景和要求
。
而研发结束，还需面临的问题是如何验证这些机器人新的算法以及新的功能的有效性和准确性
。
传统做法是将开发出来的算法功能直接在机器人上进行实地测试
。
然而，这样做的风险极大，一旦程序或算法有漏洞，或错误，或没有很好的优化，可能造成机器人的动作出现错误，甚至引起人身伤害
。
[0003]因此，亟需一种更方便
、
更直观
、
省时高效的算法功能验证方法，用于移动草主机器人辅助研发过程中的软件算法开发
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术中披露了一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台及方法，本专利技术的技术方案是这样实施的：
[0005]一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台，包括算法模块模型
、
仿真机器人物理电气模型
、
仿真场景地图
、
算法模型化转换工具
、
场景模型转换工具；
[0006]其中，算法模型化转换工具用于将实际算法模块转换为算法模块模型；
[0007]场景模型转换工具用于将场景地图转换为仿真机器人物理电气模型运行的仿真场景地图或直接建立仿真场景地图；
[0008]仿真机器人物理电气模型包括底盘运动物理及电气模型
、
机械臂运动物理及电气模型
、
控制系统物理模型
、
传感器信号模型和机器人控制软件架构模型；
[0009]传感器信号模型用于反映传感器特性的物理模型以及信号处理数学模型；
[0010]机器人控制软件架构模型用于嵌入算法模块模型
。
[0011]优选地，所述算法模块模型包括轨迹规划算法模块模型
、
运动控制解析模块模型
、
传感器信号处理模型
、
感知算法模块模型
、
机器人当前状态参数模型
、
决策算法模块模型
、
底盘避障算法模块模型
、
底盘执行控制模型
、
机械臂避障算法模型
。
[0012]优选地，所述仿真场景地图包括场景元素模块库，所述场景元素模块库包括障碍物模块库等
。
[0013]一种移动操作机器人功能算法仿真验证方法，使用一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台，包括步骤如下：
[0014]S1
，建立与待验证的机器人实际控制软件算法调度模块相应的软件算法模块及调度架构的仿真模型；
[0015]S2
，将仿真模型嵌入机器人控制软件架构模型；
[0016]S3
，建立仿真机器人物理电气模型运行的仿真场景地图；
[0017]S4
，仿真模型控制仿真机器人物理电气模型在仿真场景地图中模拟运行；
[0018]S5
，运行无误后，将机器人实际控制软件算法调度模块导入实际移动操作机器人进行实机测试
。
[0019]优选地，包括并行执行和顺序执行；
[0020]所述并行执行包括同时驱动两个或两个以上所述算法模块模型中不同模型；
[0021]所述顺序执行包括按照设定的顺序依次驱动所述算法模块模型中不同模型
。
[0022]优选地，所述
S3
中，包括场景模型转换工具用于将场景地图转换为仿真机器人物理电气模型运行的仿真场景地图或直接建立仿真场景地图
。
[0023]优选地，所述
S3
中，还包括额外增加障碍物来模拟仿真机器人物理电气模型在仿真场景地图中模拟运行时如遇到突发状况时的场景，从而测试机器人实际控制软件算法调度模块相应的软件算法模块及调度架构的仿真模型在应对突发状况时的有效性
。
[0024]本专利技术的有益效果如下：
[0025]对研发的软件算法，基于模块化的开发方法，采用算法模型化转换工具，将算法模块转换成算法模型，该算法模型被作为仿真验证软件平台中的算法库中的一个模块模型，可被仿真系统采用
。
用以验证其算法的有效性，这种通过仿真的方式验证算法有效性的方法，避免了直接在实际机器人上验证该算法带来的可能的风险
。
[0026]将实际场景地图转换为仿真环境中可用的地图，同时，将实际规划的机器人行走轨迹转换为仿真环境中可用的轨迹，同时采用能够反映实际机器人控制特性的机器人模型，在仿真环境中运行时，能够离线观测或评估机器人的各项性能，以及可能出现的问题
。
从而修正实际算法，或为修正实际控制性能提供仿真依据
。
通过仿真，及早发现问题
、
解决问题，最终有利于降低实际机器人在现场部署时的人工劳动量和部署时间
。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0028]图1为一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台实施例的平台界面图
[0029]图2为模型转换的过程示意图；
[0030]图3为实际机器人的软件算法模块调度架构；
[0031]图4为仿真机器人的软件架构及算法模块仿真模型架构；
[0032]图5为实际机器人的软件算法模块的执行时间轴线图；
[0033]图6为仿真机器人的软件架构及算法模块仿真模型的执行时间轴线图
。
[0034]在上述附图中，各图号标记分别表示：
[0035]1，轨迹规划算法；
[0036]2，运动控制解析；
[0037]3，传感器信号处理算法；
3a
，障碍物与机器人坐标关联描述函数算法；
3b
，传感数
据处理算法；
[0038]4，感知算法；
[0039]5，机器人当前状态参数算法；
[0040]6，决策算法；
[0041]7，底盘避障算法；
[0042]8，底盘执行控制算法；
8a
，底盘运动动力学算法；
8b
，底盘运动控制算法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台，其特征在于，包括算法模块模型
、
仿真机器人物理电气模型
、
仿真场景地图
、
算法模型化转换工具
、
场景模型转换工具；其中，算法模型化转换工具用于将实际算法模块转换为算法模块模型；场景模型转换工具用于将场景地图转换为仿真机器人物理电气模型运行的仿真场景地图或直接建立仿真场景地图；仿真机器人物理电气模型包括底盘运动物理及电气模型
、
机械臂运动物理及电气模型
、
控制系统物理模型
、
传感器信号模型和机器人控制软件架构模型；传感器信号模型用于反映传感器特性的物理模型以及信号处理数学模型；机器人控制软件架构模型用于嵌入算法模块模型
。2.
根据权利要求1所述的一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台，其特征在于，所述算法模块模型包括轨迹规划算法模块模型
、
运动控制解析模块模型
、
传感器信号处理模型
、
感知算法模块模型
、
机器人当前状态参数模型
、
决策算法模块模型
、
底盘避障算法模块模型
、
底盘执行控制模型
、
机械臂避障算法模型
。3.
根据权利要求2所述的一种移动操作机器人功能算法仿真验证平台，其特征在于，所述仿真场景地图包括场景元素模块库，所述场景元素模块库包括障碍物模块库
。4.

【专利技术属性】
技术研发人员：张建政，董易，韦鲲，邹金沛，李亮华，李方保，
申请(专利权)人：上海飒智智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：