[发明专利]一种对断路器装配机器人进行虚拟仿真的方法

权利要求书

1.一种对断路器装配机器人进行虚拟仿真的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1、收集断路器装配生产线的相关信息，并导入预设的模型软件中，构建断路器装配生产线的物理模型，且进一步确定断路器装配过程中各个构件的装配时间与装配顺序；

步骤S2、根据所述断路器装配生产线的物理模型及其对应的装配信息，基于Petri网络设计出断路器装配中各机械装配设备的逻辑模型；

步骤S3、建立与断路器装配信息相适应的装配机器人的机械臂三维模型，完成机械臂的轨迹规划以及运动规划，并确定机械臂的运动参数来建立机械臂的运动模型；

步骤S4、通过MATLAB运动仿真所述机械臂的运动模型的合理性，并将断路器装配中各机械装配设备的逻辑模型与运动仿真后的机械臂的运动模型引入unity3d场景中，结合对应的运动关系以及逻辑关系，实现断路器装配机器人的虚拟运动；

所述步骤S2具体包括：

确定时间节拍约束，将所述断路器装配生产线的生产工序划分成等时间段的多个等数量生产的生产工序来分别作为时间节拍；

对所述断路器装配生产线的物理模型及其对应各机械设备在各个时刻上的运动状态信息进行区分，确定所述断路器装配生产线中各机械装配设备的行为相互关系，并进一步根据所述时间节拍以及所述断路器装配生产线中各机械装配设备的行为相互关系，基于Petri网络设计出所述断路器装配生产线中各机械装配设备的逻辑模型；其中，所述逻辑模型为分级设置的Petri网络模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

收集所述断路器装配生产线的相关信息，所述断路器装配生产线的相关信息包括每道生产工序及其分别对应的机械装配设备形状和所对应各机械装配设备在各个时刻上运动位置坐标值和运动轨迹；

将所述收集到的断路器装配生产线的相关信息导入软件SolidWorks及3dmax中，构建所述断路器装配生产线的物理模型，并在3dmax中对所述断路器装配生产线中各生产工序的各机械装配设备的运动状态进行分析，得到各机械装配设备各个时刻上的运动姿态，且进一步求解出各机械装配设备各个时刻上运动状态的关系、运动位置坐标值和运动距离后作为所述断路器装配生产线上各机械装配设备在各个时刻上的运动状态信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

利用SolidWorks三维制图软件绘制所述断路器装配机器人的机械臂的各个零部件，装配出完整的机械臂三维模型，建立所述断路器装配机器人中各关节运动可控的机械臂的三维虚拟现实模型，完成装配机器人的机械臂的轨迹规划与运动规划，确定机械臂的运动模型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述装配出完整的机械臂三维模型的具体步骤包括：

根据所述断路器的装配信息确定所述断路器装配机器人在运行过程中的运动速度可控的运动轨迹，并采用运动学反解将所述运动轨迹中的路径点转化为关节矢量角度值，且进一步对每个关节拟合成一个光滑时间函数，使之从起始点开始，依次通过所有路径点，最后到达目标点；

通过预先在预设的笛卡尔空间内对所述运动轨迹的关键点进行选定，将所述运动轨迹的运动路径分解成在关键点间的分段运动，进而采用代数法求逆解，得到各关节变量值；

根据得到的各关节变量值，建立机械臂的三维虚拟现实模型。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

根据所述的装配机器人的机械臂运动参数，将得到的运动模型通过MATLAB进行初步仿真确认其运动的合理性；

将所述的断路器装配中各机械装配设备的逻辑模型与运动仿真后的机械臂的运动模型引入unity3d场景中，结合对应的运动关系以及逻辑关系，实现断路器装配机器人的虚拟运动。