[发明专利]一种对断路器装配机器人进行虚拟仿真的方法

说明书

本发明提供一种对断路器装配机器人进行虚拟仿真的方法，包括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，确定各个构件的装配时间与顺序；根据装配信息，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；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，并计算机械臂的运动参数建立运动模型；将运动参数运动仿真，保证模型参数的合理性，最后将断路器装配模型与机械臂模型引入unity3d场景中，实现断路器装配机器人的虚拟运动。实施本发明，基于逆运动学求解机械臂的运动参数，通过Petri网建立逻辑关系，对断路器装配机器人的运动仿真建立虚拟装配系统来实现现实与虚拟同步交互式展示。

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种对断路器装配机器人进行虚拟仿真的方法及系统。

背景技术

小型断路器是配电网中的重要电气设备，其可靠性对于电网稳定安全运行意义重大。小型断路器日产量巨大，其装配工艺和制造流程十分复杂，传统的以手工生产为主的制造方式，严重制约了产品性能和效率的提升，研究和开发以自动化、数字化为主要特征的新型断路器集成化制造系统，对于提升产品性能及其整体生产效率具有重要意义。

时间Petri网建模可以完善制造系统的工艺布局与方案设计问题，并且能够解决断路器数字化制造系统的流水线上，由于零部件众多，制造工艺复杂，装配过程涉及硬件设备、装配对象、零部件约束装配序列等复杂因素，流程复杂，逻辑关系繁多，所导致的生产节拍调整和时间控制问题。

然而，现有的时间Petri网建模仅局限于对模型和工艺的研究与讨论，缺乏后续的仿真验证，没有将模型计算结果进行形象化地对比和展示，同时缺乏交互性，特别是在以流水线为主要组织形式的现代化制造系统中，机器人的深度参与已成为其数字化、自动化特征的主要体现，研究者还没有开发出利用虚拟现实技术实现机器人机械臂的动态仿真来实现现实与虚拟同步交互式展示。因此，如何将机器人的逆运动学问题与流水线的整体时间节拍控制进行统一，传递给虚拟现实系统并进行交互式展现，是虚拟化数字制造技术中的难点。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种对断路器装配机器人进行虚拟仿真的方法及系统，基于时间Petri网建模，并通过对断路器装配机器人的运动仿真上述时间Petri网建模模型来实现现实与虚拟同步交互式展示。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种对断路器装配机器人进行虚拟仿真的方法，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。

其中，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；