[发明专利]一种可远程操作的开挖机器人的3D仿真系统

说明书

本发明涉及一种3D仿真系统，属于工程机械领域，具体是涉及一种可远程操作的开挖机器人的3D仿真系统。本发明可实时远程模拟机器人的工作状态，对开挖机器人的机臂、机身和履带的动作进行完全的仿真，使操作人员在远程操作时也可清楚的在显示屏上得到机器人真实的工作状态，防止误操作。

技术领域

本发明涉及一种3D仿真系统，属于工程机械领域，具体是涉及一种可远程操作的开挖机器人的3D仿真系统。

背景技术

传统的挖掘机需要操作人员在司机室通过眼睛来观察机器的工作状态，这种工作方式存在的问题有：在工作空间有限或隧道等危险环境中需要对开挖机器人进行远程操作时，若仅靠肉眼来观察开挖机器人工作状态，就很有可能进行误操作，给工作带来困难。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种可远程操作的开挖机器人的3D仿真系统。本发明可实时远程模拟机器人的工作状态，对开挖机器人的机臂、机身和履带的动作进行完全的仿真，使操作人员在远程操作时也可清楚的在显示屏上得到机器人真实的工作状态，防止误操作。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种可远程操作的开挖机器人的3D仿真系统，包括：

数据变量库，用于建立程序中需要的数据变量，所述数据变量包括来自PLC中机臂油缸的伸缩长度、机身的旋转角度，以及编程过程中各种逻辑处理的中间结果；

通讯模块，用于使变量库中的变量与PLC之间经过计算机的各种通信接口进行通信连接和数据交换；

仿真模块，用于在操作台对开挖机器人操作时使3D模型进行动画仿真，呈现出机器的工作状态。

在本发明的至少一个实施例中，所述通讯模块通过机臂油缸上的传感器，采集油缸长度的变化，通过无线网络传送至操作台的路由器，将传感器的数据作为3D仿真运动的初始数据，通过编程把初始变化转化为一些中间变量给到每个零件的运动轨迹中。

在本发明的至少一个实施例中，所述通讯模块通过以太网访问PLC中接收传感器数据存放的地址，实时更新每个油缸长度的变化来达到实时监控机器人工作状况的目的。

在本发明的至少一个实施例中，所述仿真模块中，基于C#高级语言进行编程，分别模拟机械臂在随油缸的变化而变化、机械臂和机身的三维旋转的效果以及机器人走行的效果。

在本发明的至少一个实施例中，当开挖机器人为旋转工况时，将车身也作为一个整体接收和机械臂相同的旋转指令，根据得到的机臂旋转角度做出相对应的旋转。

在本发明的至少一个实施例中，所述仿真模块以机臂固定端为原点建立XY轴坐标系，分计算分别计算各油缸伸缩时的角度变化，并叠加，以此得到最后机臂的位置。

在本发明的至少一个实施例中，当第一油缸运动时，第一机臂的固定旋转点为O点，第一油缸的固定点为B点，第一油缸的伸缩杆端点连接于第一机臂上的A点，则OA与OB长度固定，AB长度由第一油缸伸缩长度决定，当AB变化时，计算出∠AOB和∠ABO的度数，让机臂OD绕O点旋转，若为正数则顺时针旋转，为负数则为逆时针旋转。

在本发明的至少一个实施例中，当第二油缸运动时，第二油缸固定于第一机臂上的点为E点，其固定于第二机臂上的点为F点，第二机臂与第一机壁铰接的点为D点，则臂FD和DE长度是固定不变的，当油缸2变化时根据三角函数关系算出∠FDE和∠DEF的大小，则油缸2绕点E的旋转角度为∠FED的角度变化量，机械臂其他部分绕点D旋转角度为∠FDE的变化量。