[发明专利]一种基于ROS和半实物仿真的轨道检测机器人仿真方法

说明书

本发明涉及一种基于ROS和半实物仿真的轨道检测机器人仿真方法，包括进行轨道检测机器人转动惯量和角度空间参数建模，通过SDF文件描述以精确机器人的动力仿真细节；进行轨道环境仿真，将包含钢轨滚动摩擦参数的SDF模型导入Gazebo中进行仿真；安装虚拟IMU传感器，实时接收仿真传感器发送的速度信号并传输到OneDrive中，OneDrive将接收到的信号转换为PWM波控制直流电机，并展示在Rviz中；通过仿真相机实时拍摄仿真轨道板裂纹信息图像并通过网络模型对图像进行检测后将检测结果在Rviz中显示。本发明在仿真环境中可以快速验证轨道检测机器人在道岔以及爬坡时的动力学性能，节省了装配与制造的时间成本。

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，尤其涉及一种基于ROS和半实物仿真的轨道检测机器人仿真方法。

背景技术

近年来，随着铁路里程的快速增长和检测技术的进步，轨道检测机器人的研发需求也越来越迫切，但是，随着对检测手段的深入研究，传统的轨道检测机器人全实物研发方式已经不能满足轨道检测机器人快速迭代和升级的需求；在以机器人行业等试验设备为科研主体的实践中已经逐渐显露出因实验设备限制产生的诸多弊端，如高压直流电机操作的人身安全隐患、极端工作环境对实验设备产生的损伤等，除此之外，轨道检测机器人的实体制造与装配环节会耗费大量的时间，这无疑增加了科研对于安全和快速的半实物轨道仿真技术的需求。

半实物仿真技术除了在汽车、自动化和通信等领域得到广泛应用以外，目前也已经逐渐运用在轨道列车控制领域中；现有技术一种基于深度学习的车载轨道巡检装置及方法中公开了该方法的图像采集模块包含三个相同型号的线阵相机，三个所述线阵相机固设于巡检小车的前置钢杆上，对轨道状况进行拍摄。同时利用创建好的轨道缺陷库对检测模型进行训练，将满足预设检测精度的检测模型应用到服务器中进行轨道缺陷检测。将设于巡检小车的线阵相机图像输入已训练好的检测模型中进行轨道缺陷的检测，将检测所得的缺陷图像进行保存，以供后期人工复核；检测完成后，输出检测结果并生成检测报告；另有一种列车电传动系统半实物仿真平台，该方法是一种列车电传动系统半实物仿真平台，可满足机车、动车、城轨等不同车型的系统集成测试要求。试验总控系统通过总控软件，在试验总控上位机上，实现对各仿真系统仿真设备及实物控制器的控制，运行自动化测试软件，通过网络、牵引、辅助、制动实时仿真机共用的以太网通讯网络，向实时仿真机发送提前设计的自动化测试脚本，同时访问各实时仿真机，监听实时仿真机接收和发送的信息形成同一个车辆控制网络；同时通过反射内存交换机，将仿真系统中的实时仿真机连接，实现电传动系统被控对象间的信息交互，实现整车级电传动系统的半实物仿真环境搭建。

但是，现有公开方法的实现流程汇总轨道检测装备的实体制造与装配环节会耗费大量的时间和财力，而且现有方法对于半实物仿真并没有涉及复杂区段动力学仿真和虚拟检测仿真方面。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息只用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种基于ROS和半实物仿真的轨道检测机器人仿真方法，解决了现有技术存在的不足。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于ROS和半实物仿真的轨道检测机器人仿真方法，所述仿真方法包括：

S1、进行半实物仿真平台的硬件搭建；

S2、进行轨道检测机器人转动惯量和角度空间参数建模，并通过SDF文件描述以精确机器人的动力仿真细节；

S3、进行轨道环境仿真，将包含钢轨滚动摩擦参数的SDF模型导入Gazebo中进行仿真；

S4、在机器人的前后两侧安装虚拟IMU传感器，实时接收仿真传感器发送的速度信号并传输到OneDrive中，OneDrive将接收到的信号转换为PWM波控制直流电机，让仿真数据实时转换为真实数据，仿真传感器将记录到的轨道检测机器人的加速度和速度图像展示在Rviz中；