[发明专利]一种面向工业机器人的能量流建模方法

权利要求书

1.一种面向工业机器人的能量流建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：引入能量流元作为工业机器人能量流建模分析的基本单元；

步骤2：建立面向工业机器人的能量流元数学模型；

步骤3：分析工业机器人的组成零部件，建立针对工业机器人的设计结构矩阵；

步骤4：在步骤3建好的设计结构矩阵的基础上，进行基于模糊图论的能量流元划分；

步骤5：根据步骤4中的能量流元划分对能量流元间接口关系T进行描述和表达，并通过步骤2的能量流元数学模型对能量流元的能量变化ΔE进行计算。

2.根据权利要求1所述的一种面向工业机器人的能量流建模方法，其特征在于：所述步骤2中面向工业机器人的能量流元数学模型的具体表达式为：

EFE＝(D，T，ΔE) (1)；

式(1)中，D＝(D₁，D₂，D₃，...，D_n)，表示能量流元中所包含的零部件集合，每一个能量流元由一个或多个零部件组成，其中，D_n表示第n个零部件的形状、尺寸、重量的基本设计信息；

T表示能量流元间的接口关系，包括接触相邻、传递转换和空间相隔；

ΔE＝I_e-O_e，表示能量流元在性能实现过程中某个时间节点下的能量变化状态，其中，I_e表示该时间节点下输入能量状态，O_e表示该时间节点下输出能量状态。

3.根据权利要求1所述的一种面向工业机器人的能量流建模方法，其特征在于：所述步骤3中的设计结构矩阵具体计算公式如下：

r_o＝ω_cr_c+ω_gr_g+ω_er_e (2)；

式(2)中，r_o是设计结构矩阵中非对角线元素值，r_o＝(r₁,r₂,…r_M)；ω_c，ω_g，ω_e分别表示联接相关性、形位相关性和能量相关性的权重；r_c，r_g，r_e分别表示联接相关性、形位相关性和能量相关性的相关性数值。

4.根据权利要求1或3所述的一种面向工业机器人的能量流建模方法，其特征在于：步骤4中应用模糊图论的最大模糊树图生成算法对步骤3计算得到的设计结构矩阵r_o＝(r₁,r₂,…r_M)进行模糊聚类运算，实现能量流元划分，具体实施步骤如下：

4.1通过直线将关系值r₁所关联的对象连接，然后在直线上写上关系值r₁，同时确保连线中不出现交叉和回路，重复上述步骤，直到与r₁，r₂，...，r_M关联的对象全部连接完毕，得到模糊最大生成树

4.2依据步骤4.1中模糊最大生成树各连线上的关系值，选取不同阈值λ，截取模糊最大生成树中小于阈值λ的边，得到的T_λ为模糊最大生成树的λ截树，每个子树表示一个能量流元，得到相对于不同阈值λ的能量流元划分方案。