[发明专利]一种工业机器人工作站可视化平台

权利要求书

1.一种工业机器人工作站可视化平台，工业机器人工作站由固定工作单元、机器人和移动工作单元构成，所述机器人由上位机、控制器、驱动器、电机构成，其特征在于：所述工业机器人工作站可视化平台包括固定工作单元模型、图形化界面、机器人模型、虚拟控制器和移动工作单元模型，所述工业机器人工作站可视化平台连接机器人工作站实体，所述机器人工作站实体包括所述固定工作单元、所述机器人和所述移动工作单元，所述机器人还包括示教器，所述示教器与所述图形化界面连接，所述机器人与所述机器人模型连接，所述控制器与所述虚拟控制器连接，所述固定工作单元与所述固定工作单元模型连接，所述移动工作单元与所述移动工作单元模型连接。

2.根据权利要求1所述的工业机器人工作站可视化平台，其特征在于：所述工业机器人工作站可视化平台从层次上可划分为人机交互层、业务逻辑层、数据传输层和虚拟控制层，所述人机交互层包括模型可视化、交互输入和指令界面，所述模型可视化实现机器人可视化、工作站可视化和工件可视化，所述交互输入实现模型平移、模型旋转和模型缩放，所述指令界面包括代码显示器、命令编辑器和自动编辑器，所述业务逻辑层包括可视化建模、运动引擎和指令编辑引擎，所述可视化建模基于文件解析、基于图元绘制和工件可视化识别，所述运动引擎实现码垛工艺流程、跟随工艺流程和可视化仿真运动，所述指令编辑引擎实现基于XML解析的命令编辑和基于虚拟示教的自动编辑方法，所述数据传输层采用以太网通信和API接口通信，所述虚拟控制层包括运动学控制、工艺控制和译码系统，所述运动学控制实现机器人正解和机器人反解，所述工艺控制实现码垛运动控制和跟随运动控制，所述译码系统实现语法分析和指令译码。

3.根据权利要求2所述的工业机器人工作站可视化平台，其特征在于：所述人机交互层的人机交互界面由仿真界面、按钮、输入框、表格组成。

4.根据权利要求1所述的工业机器人工作站可视化平台，其特征在于：所述工业机器人工作站可视化平台的平台界面由设备管理器、仿真界面、操作界面、程序编辑界面组成。

5.一种如权利要求1-4任意一项所述的工业机器人工作站可视化平台的人机交互方法，其特征在于：在仿真界面中，将用户操作的窗口看作摄像机，工业机器人工作站是仿真界面内的虚拟对象，交互的本质是改变视口与工业机器人工作站之间的相对位姿，分析工业机器人工作站的平移、旋转、缩放变换，实现平移变换需要将鼠标指针在屏幕中的平移像素转换为视口的平移距离，根据运动相对性原理，工业机器人工作站模型相对于视口发生了平移，为保证模型平移距离与指针一致，需计算距离转换参数k＝2*L*tan(α/2)/p，其中L为视口到工业机器人工作站的距离，α为视口的张角，p为显示器长度对应的像素值，结合鼠标在屏幕移动的像素值与k可计算视口的平移距离，为实现旋转变换，将鼠标在XY方向的移动像素值转化为模型的偏航角及俯仰角的旋转角度，缩放变换通过改变视口与机器人的距离实现，为精准缩放到模型的局部，在滚动中键的过程中需要获取指针在屏幕坐标系的投影，在缩放同时让视口从当前位置沿着对应的方向进行偏置，实现带方向的缩放。

6.根据权利要求5所述的工业机器人工作站可视化平台的人机交互方法，其特征在于：所述工业机器人工作站可视化平台通信方法为：发布订阅模式需要在服务端向数据总线公布订阅号，客户端按需设置订阅，当服务端向总线广播数据包，所有已订阅的客户端都可以收到数据，未订阅的客户端则会丢弃数据，请求应答模式通过在服务端实时监听端口，当收到来自客户端的数据包时，进行解析、反序列化和处理操作，再通过序列化打包回复，客户端收到回复后解析数据，然后准备下次数据请求，FTP协议用于文件传输，当用户完成程序编辑或参数设置后，会将相关数据存储在文件中，通过FTP协议传输给下位机，并通知下位机解析文件，之后下位机仅需操作内存中的信息，在可视化平台中连接虚拟控制器，沿X方向移动机器人，在客户端打印来自服务器的周期性数据，在服务端打印来自客户端的非周期控制指令，观察到客户端与服务器能够正确建立连接，周期性数据与非周期数据完整可靠。