[发明专利]一种基于数字孪生的服务机器人在线运维系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的服务机器人在线运维系统及方法，其中，所述系统包括：物理实体端、连接端和虚拟实体端；物理实体端包括需要远程运维的n台服务机器人和n个数据采集卡；所述n个数据采集卡安装在所述n台服务机器人的机体内部，并通过相应的数据线与n台服务机器人的控制系统相连接；虚拟实体端由远程运维系统和本地运维系统组成；所述物理实体端基于所述连接端与所述虚拟实体端相连接，并进行数据的交互。在本发明实施例中，采用数字孪生技术进行机器人的在线运维，势必将极大地降低甚至杜绝各类事故的发生，对于提高机器人运行的可靠性和安全性、提升国产机器人的运行维护技术水平具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及机器人运维技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生的服务机器人在线运维系统及方法。

背景技术

随着服务机器人使用密度的不断增大，加之应用场景的日趋复杂多样，服务机器人发生性能退化和各类异常、故障的几率大大增加，这不仅危及到机器人自身的运行安全，也极易造成财产损失和人身伤害。在相当大的程度上，安全性和可靠性已经成为制约服务机器人走向市场的决定因素之一。运行维护对保障服务机器人的安全、稳定、持续、可靠运行具有极其重要的意义，实时性、同步性强的在线运维方法能够大大提高服务机器人的服役时间，防范和杜绝各类安全事故的发生。

服务机器人的常见故障形式包括：机械系统故障、电气系统故障、传感检测系统故障、通信系统故障和控制系统故障等。目前，服务机器人的运维方法以单机故障报警或人工巡视处理为主，面对服务机器人日益多样化、个性化的运维需求已显得束手无策。对服务机器人整体系统的状态监测与预测性维护的工作相对缺乏，这既受限于实时数据的缺乏，同时也在理论方法上有着大量不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于数字孪生的服务机器人在线运维系统及方法，采用数字孪生技术进行机器人的在线运维，势必将极大地降低甚至杜绝各类事故的发生，对于提高机器人运行的可靠性和安全性、提升国产机器人的运行维护技术水平具有重要的意义。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于数字孪生的服务机器人在线运维系统，所述系统包括：物理实体端、连接端和虚拟实体端；其中，

所述物理实体端包括需要远程运维的n台服务机器人和n个数据采集卡；所述n个数据采集卡安装在所述n台服务机器人的机体内部，并通过相应的数据线与n台服务机器人的控制系统相连接；所述n个数据采集卡用于实时采集n台服务机器人的运行状态数据，并基于所述运行状态数据生成数字孪生数据；

所述虚拟实体端由远程运维系统和本地运维系统组成；所述远程运维系统由远程用户服务器、远程终端和运行在所述远程用户服务器中的服务机器人的数字孪生虚拟实体模型组成；所述本地运维系统组成由本地用户服务器、本地终端和运行在所述本地用户服务器中的服务机器人的数字孪生虚拟实体模型组成；

所述物理实体端基于所述连接端与所述虚拟实体端相连接，并进行数据的交互。

可选的，所述n个数据采集卡通过相应的数据线与n台服务机器人的控制系统相连接，实时获得所述n台服务机器人的驱动轮编码器数据、姿态数据、加速度数据、电池电量数据、局部地图轮廓数据，并通过多传感器数据融合，形成机器人的位姿数据、运行速度数据、剩余运行时间数据、全局地图数据；同时所述n个数据采集卡以STM32单片机为核心，以外围电路为支撑，并具有多通道模拟量和数字量I/O接口。

可选的，所述服务机器人数字孪生虚拟实体模型包括三维模型、物理模型和视图模型；具体表示如下：

VE＝I(V_g,V_p,V_v)；