[发明专利]一种机器人控制系统的安全防护系统

说明书

本发明公开了一种基于深度包解析与机器人建模技术的机器人控制系统的安全防护系统，包括防火墙、安全审计、运动指令解析、模型在线分析，实现机器人的安全防护。通过对控制网络分层，建立了操作员站与终端设备节点之间的高效防护体系，避免了直接数据交换带来的信息安全的隐患，保护了工业机器人控制数据完整性、一致性、可用性，系统保障了机器人的安全。

技术领域

本发明属于工业信息安全技术领域，尤其涉及一种基于深度包解析与机器人建模技术的机器人控制系统的安全防护系统。

背景技术

在一个包含工业机器人的工业现场中，工程师站、工业服务器与机器人控制器之间的通讯网络属于工业关键控制系统网络，而工程师站、工业服务器通常经过一个工业网关直接与机器人控制器进行数据通信，通信大多使用互联网等公开通信信道，信息容易被篡改和监听，针对机器人的攻击很容易通过这种方式实现，进而威胁到人身、财产安全。在工业现场常使用工业防火墙、工业网闸、工业入侵检测等方法从不同侧面防护关键控制系统安全，但对于机器人控制器的安全防护没有针对性的解决方法。

发明内容

为了解决目前机器人控制系统安全保护方面存在的不足，本发明提出一种基于深度包解析与机器人建模技术的机器人控制系统的安全防护系统，采用工业防火墙以及建模审计分析的方法进行面向实际工业现场的机器人控制系统的安全防护。本发明的具体技术方案如下：

一种基于深度包解析与机器人建模技术的机器人控制系统的安全防护系统，包括防火墙、安全审计模块、运动指令解析模块、模型在线分析模块，所述模型在线分析模块包括机器人建模验证模块、机器人模型库和运动数据库；其中，

所述防火墙解析服务器或操作、管理人员通过网络发送给机器人控制器的数据包，对获得的应用层数据包进行识别与拆分，按照源地址IP、目标地址IP、标识连续数据包的分组关系的目标地址信道号和源地址信道号、源地址信道号是否在相应的自定义白名单中，协议标识符是否合法，数据载荷长度与载荷标识内容是否一致的标准对数据包进行校验过滤；通过校验后将数据包转发到所述安全审计模块；

所述安全审计模块针对数据包的合规性进行过滤，将合规数据包根据是否是控制指令数据包决定是否直接转发至机器人控制器；根据功能标识码、序列号决定数据包是否镜像转发至所述运动指令解析模块；同时该模块动态更新机器人控制器工作状态并更新合规协议功能码；

所述运动指令解析模块对具有特定功能码和连续序列号的数据包进行重组，按照功能码采取对应的数据解析方法，获取参数或运动指令转化为数学模型中对应运动，将其发送到所述模型在线分析模块；

所述模型在线分析模块用于获取机器人控制器中的机器人配置文件，读取文件信息，在所述机器人模型库中匹配机器人模型；所述机器人建模验证模块实现运动的预测与实时更新；将所述模型在线分析模块中的预测数据与机器人控制器反馈的运动数据对比，判断运动的准确性，将通过校验的运动数据传入所述机器人建模仿真模块，更新运动；将运动数据全部存入所述运动数据库中，绘制变化曲线，对运动进行审计，警告超出阈值的运动。

基于深度包解析与机器人建模技术的机器人控制系统的安全防护系统的防护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将机器人结构参数、轴参数、机器人运动误差阈值存储至机器人控制器中，防护系统启动后由机器人建模仿真模块获取数据并解析，构建机器人数学模型；

S2：根据现场组网情况配置iptables白名单，在应用层使用-match u32方法过滤应用层数据，筛选过滤数据包；将通过筛选的数据包发送至安全审计模块进行过滤与转发；

S3：对于进入运动指令解析模块的数据包分层、重组，将操作、管理人员的指令转化为机器人运动，与机器人控制器反馈的运动比较，若偏差在设定的阈值内，则将反馈的运动发送到机器人建模仿真模块进行运动更新，偏差超出阈值则报警。

进一步地，所述步骤S2中筛选过滤数据包的方法为：