[发明专利]一种面向工业机器人的能量流建模方法

说明书

本发明公开一种面向工业机器人的能量流建模方法，包括以下步骤：首先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；随后建立面向工业机器人的能量流元数学模型；接着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，进行基于设计结构矩阵的能量流元划分；并在在已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；随后通过对能量流元间接口关系进行描述和表达；最后对能量流元的能量变化进行计算。

技术领域

本发明涉及一种面向工业机器人的能量流建模方法，属于工业机器人技术领域。

背景技术

随着科学技术水平的进步与发展，工业机器人已经被广泛的应用于汽车制造、机械加工、电气电子等诸多工业生产领域，是衡量一个国家科技制造水平的重要标志之。但是，目前国内外学者对工业机器人关于能量的研究还有待深入，特别是关于能量建模这一方向。工业机器人的很多性能实现是和能量有关的，能量流的合理分布与消耗不仅是工业机器人性能保证的基础，更是工业机器人节能降耗设计所关心的目标。工业机器人的性能设计和节能降耗设计之间的交集是能量流，在能量消耗不增加的情况下，实现性能的提升或在保证性能实现的条件下，实现能量消耗降低都是节能降耗设计理念的体现。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种面向工业机器人的能量流建模方法，在考虑其性能充分保证以及成本合理的前提下，进行能量流分析建模，实现工业机器人的节能降耗设计。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种面向工业机器人的能量流建模方法，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。

优选地，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。

优选地，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)；