一种基于数字孪生的七自由度机械臂仿真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七自由度机械臂仿真方法及系统，所述方法包括：步骤1，获取机械臂模型尺寸信息，并通过建模软件创建三维仿真模型；步骤2，构建机械臂运动系统、关节数据与工作环境，完成数字孪生模型；步骤3，建立多自由度机械臂的复杂运动模型；步骤4，以动态链接库方法实现操纵模型的关节与末端位姿；步骤5，求解最优包围空间，进行碰撞检测；步骤6，关节数据上行传输控制端进行远程通信控制，达成数字孪生控制。本发明专利技术可以优化机械臂的运动控制；通过数字孪生控制，可以实时监控机械臂的状态和位置，进一步增强了其稳定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械臂控制，尤其涉及一种基于数字孪生的七自由度机械臂仿真方法及系统。

技术介绍

1、随着科技的飞速发展，工业、军事和科研领域对自动化和智能化的需求日益增长。为了满足这些需求，特种机械臂作为一种具有七个自由度的先进机械装置，正逐渐受到广泛的关注和应用。这种机械装置凭借其独特的七自由度设计，展现出强大的灵活性和精确性，使其能够在三维空间内自由运动，从而在各种复杂环境中完成各种任务。

2、在工业应用中，特种机械臂能够高效地完成高精度、高强度的工作，如搬运重物、装配零部件等。在军事领域，特种机械臂可以执行复杂和危险的任务，如排爆、救援等。而在科研领域，特种机械臂则可以协助进行精密的实验和测量工作。因此，特种机械臂在许多领域都展现出了广泛的应用前景。

3、然而，在实际应用中，如何实现对特种机械臂的精确控制和优化成为了一个重要的问题。由于特种机械臂的结构和运动特性复杂，传统的控制方法往往难以实现精确的控制和优化。因此，数字孪生技术的出现为解决这一问题提供了新的思路。

4、数字孪生技术是一种通过数字模型与实际系统实时同步本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于数字孪生的七自由度机械臂仿真方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于数字孪生的七自由度机械臂仿真方法，其特征在于，所述步骤2包括：确定机械臂的运动形式，包括平动、旋转；确定各关节的运动范围；分析机械臂在运动过程中所需驱动力，包括关节驱动力矩、负载驱动力；根据驱动力要求选择合适的驱动器，包括电动驱动器、液压驱动器或气压驱动器；设计控制系统，包括位置控制、速度控制和力矩控制，以确保机械臂精确运动；建立机械臂的运动学模型和动力学模型，用于描述其运动规律和驱动力要求；使用仿真软件进行运动学仿真和动力学仿真，模拟机械臂在实际工作条件下的运动情况；根据仿真结果优化...

【技术特征摘要】

1.一种基于数字孪生的七自由度机械臂仿真方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于数字孪生的七自由度机械臂仿真方法，其特征在于，所述步骤2包括：确定机械臂的运动形式，包括平动、旋转；确定各关节的运动范围；分析机械臂在运动过程中所需驱动力，包括关节驱动力矩、负载驱动力；根据驱动力要求选择合适的驱动器，包括电动驱动器、液压驱动器或气压驱动器；设计控制系统，包括位置控制、速度控制和力矩控制，以确保机械臂精确运动；建立机械臂的运动学模型和动力学模型，用于描述其运动规律和驱动力要求；使用仿真软件进行运动学仿真和动力学仿真，模拟机械臂在实际工作条件下的运动情况；根据仿真结果优化机械臂的设计，改进关节结构或优化驱动器参数；对优化后的机械臂进行实际测试，验证其性能是否满足设计要求；构建仿真环境，模拟机械臂的真实工作环境，包括设置地形、障碍物和工作目标。

3.如权利要求1所述的基于数字孪生的七自由度机械臂仿真方法，其特征在于，所述步骤3包括：

4.如权利要求3所述的基于数字孪生的七自由度机械臂仿真方法，其特征在于，所述路径规划方法包括基于搜索结果的规划方法和基于采样的规划方法。

5.如权利要求1所述的基于数字孪生的七自由度机械臂仿真方法，其特征在于，所述步骤4包括：创建动态链接库，包含用于实现机械臂的正逆解计算、路径规划、控制器设计等功能的各种函数；将需要被其他程序调用的函数和变量导出，以便在其他程序中使用；在主程序中导入创建好的动态链接库；在主程序中声明从动态链接库导出的函数和变量；在主程序中调用动态链接库中的函数和变量，以实现机械臂的控制功能；在调用动态链接库中的函数时，传递必要的参数，并处理函数的返回值；对动态链接库进行管理和更新，当库中的函数或变量发生更改时，重新编译和更新动态链接库。

【专利技术属性】
技术研发人员：苗中华，池润霖，李楠，罗顺原，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：

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