[发明专利]一种工业机器人装配拾放过程数字孪生模型构建方法

说明书

本发明公开了一种工业机器人装配拾放过程数字孪生模型构建方法，包括以下步骤：构建工业机器人数字孪生虚拟模型；规约数据交互指令，实现工业机器人数字孪生虚拟模型与工业机器人的数据交互，完成实际装配工作；采集各数据交互指令下工业机器人的动作，构建工业机器人装配拾放过程数字孪生模型，模拟装配过程。本发明构建工业机器人装配拾放过程数字孪生虚拟模型，可用于模拟真实工业机器人装配过程，有助于在虚拟环境中高保真模拟真实工业机器人装配拾放过程，对于高效设计工业机器人装配过程提供支撑。

技术领域

本发明属于自动化装配领域，具体涉及一种工业机器人装配拾放过程数字 孪生模型构建方法。

背景技术

数字孪生旨在利用物理实体感知数据、异构虚拟模型等要素，在虚拟空间 中完成对物理实体的高保真映射。数字孪生技术在车间管控、产品设计与装配 等众多领域均有广泛应用。对真实工业机器人装配过程进行高保真模拟，构建 出的数字孪生模型通过获取高保真仿真过程中的感知数据(时间、位置、角度、 力矩等数据)，通过分析仿真过程中收集到的数据，对装配过程进行优化，以 达到降低成本的效果。在装配过程中，实时监测真实工业机器人工作状态，及 时发现并排查故障。然而在现有技术中，如何提高虚拟空间和实体空间的拟合 程度，实现高保真的仿真数据收集以及与真实工业机器人的快速交互成为了新的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种工业机器人装配拾放过程数字孪生模型构建 方法，构建工业机器人装配拾放过程数字孪生虚拟模型，可用于模拟真实工业 机器人装配过程，有助于在虚拟环境中高保真模拟真实工业机器人装配拾放过 程，对于高效设计工业机器人装配过程提供支撑。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种工业机器人装配拾放过 程数字孪生模型构建方法，包括以下步骤：

构建工业机器人数字孪生虚拟模型；

规约数据交互指令，实现工业机器人数字孪生虚拟模型与工业机器人的数 据交互，完成实际装配工作；

采集各数据交互指令下工业机器人的动作，构建工业机器人装配拾放过程 数字孪生模型，模拟装配过程。

构建工业机器人数字孪生虚拟模型的具体过程为：

获取工业机器人的基本参数，基本参数至少包括轴距、轴的限制角度、高 度以及尺寸；

通过3D软件构建与工业机器人各部件一比一的虚拟模型，调整各个虚拟 模型的重心；

通过3D软件拼接各个虚拟模型，完成工业机器人数字孪生虚拟模型构建。

规约数据交互指令至少包括：

数据双向交互：实现工业机器人和工业机器人数字孪生虚拟模型各个轴的 旋转角度和位置信息的交互；

虚拟场景下工业机器人运动学模型的构建：构建工业机器人运动学模型， 完成对工业机器人末端位置的逆向求解，得到适合工业机器人各轴的旋转角度， 通过正向运动学完成工业机器人各轴的旋转；

构建工业机器人数字孪生虚拟模型的友好交互界面：界面设置显示区域和 指令输入区域，显示区域显示工业机器人数字孪生虚拟模型中各轴的坐标、旋 转角度和装配时间；指令输入区域是向工业机器人数字孪生虚拟模型发送控制 指令的窗口，输入指令控制工业机器人数字孪生虚拟模型工作；

设置并分类工业机器人装配拾放过程中的多类子运动过程的运动控制指令， 运动控制指令包括但不限于指定位置移动、工件夹取、工件释放和工件旋转。

工业机器人装配拾放过程数字孪生模型的具体工作过程为：