[发明专利]一种仿真方法、仿真装置以及机器人仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及系统仿真技术领域，尤其涉及机器人的在线仿真方法、仿真装置以及机器人仿真系统。

背景技术

工业机器人仿真系统是面向机械工程，控制工程，电子技术，传感技术，计算机以及人工智能领域的多关节或者多自由度的自动执行工作的机器装置。实际上就是通过计算机对实际的机器人系统进行模拟的技术。其可以对机器人运动学、动力学、轨迹规划和控制算法进行仿真计算，可以仿真机器人的各种操作过程，并对仿真的结果进行分析处理，并且可以不依赖现实中的机器人设备，是设计机器人系统及其相关技术的有效手段和得力工具。

工业机器人运动学图形仿真是机器人仿真系统的一个重要组成部分。它将机器人的运动学仿真结果以3D图形的方式显示出来，直观的显示机器人的运动情况。能在计算机屏幕上看到机器人的运动方式，轨迹规划的结果，还可以交互式地对机器人进行示教仿真。机器人运动学图形仿真技术为机器人仿真系统建立了良好地人机界面。它可以完成不同的工作任务，当机器人改变工作任务时，通常需中断机器人的当前工作，先对机器人进行示教编程，然后机器人按照新的程序执行新的工作.若借助于机器人仿真系统就可首先在仿真系统上进行离线编程，然后将编好的程序装到机器人中，机器人便可按照新的程序执行新的工作，因此机器人可不必中断当前的工作，从而提高了生产效率，而且这种方法既经济又安全。

现有的机器人仿真系统有多种，但是存在实时性和真实性不高，仿真造型和实际产品之间误差较大的问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提出一种仿真方法、仿真装置以及机器人仿真系统，目的在于实现仿真的真实性和实时性，同时保证低成本。

为了解决上述的技术问题，本发明提出的基本技术方案为：

一方面提出一种仿真方法，用于在基于LabVIEW环境的嵌入式系统模拟执行具有视觉效果的机器人的动作，具备如下步骤：

获取在LabVIEDSCW软件下创建模型控制程序的步骤；

获取在具有计算机功能的操作系统中建立基于MatLab软件编写的机器人动力数学模型的步骤；

在具有计算机功能的操作系统的Solidworks软件环境下根据所述机器人动力数学模型设计各原件属性并建立三维虚拟静态仿真模型的步骤；

在嵌入式系统中的SoftMotion软件实时获得将三维虚拟静态仿真模型与基于LabVIEDSCW软件编写的控制程序关联并创建联系最终建立运动轴和空间坐标的步骤；

在LabVIEDSCW文件下配置所述运动轴和空间坐标得到三维虚拟动态仿真模型的步骤；以及

对三维虚拟动态仿真模型进行调试并修正。

另一方面，本技术方案还提出一种仿真装置，具有LabVIEW软件环境用于模拟执行具有视觉效果的机器人的动作，包括：

接收单元，用于获取在LabVIEDSCW软件下创建模型控制程序以及获取在具有计算机功能的操作系统中建立基于MatLab软件编写的机器人动力数学模型；

计算单元，具有Solidworks软件环境，用于根据所述机器人动力数学模型设计各原件属性并建立三维虚拟静态仿真模型；

仿真单元，具有SoftMotion软件环境，用于实时获得将三维虚拟静态仿真模型与基于LabVIEDSCW软件编写的控制程序关联并创建联系最终建立运动轴和空间坐标以及在LabVIEDSCW文件下配置所述运动轴和空间坐标得到三维虚拟动态仿真模型的步骤；以及

反馈单元，用于对三维虚拟动态仿真模型进行调试并修正。

再一个方面，本技术方案提出一种机器人仿真系统，包括：

计算机系统，装配有LabVIEW软件、LabVIEDSCW软件、MatLab软件、Solidworks软件以及SoftMotion软件；

嵌入式系统，包括嵌入式控制器以及与该嵌入式控制器通信连接的数据采集装置和仿真装置；

伺服运动控制卡，用于与嵌入式控制器连接，实现接收该嵌入式控制器的实时控制信息；

机器人，该机器人包括伺服电机以及机器人运动组件，该伺服电机用于接收所述伺服运动卡的控制信息以控制所述机器人运动组件的运动；

以及传感器组件，用于获取所述机器人的运动状态数据并经数据采集卡反馈至所述嵌入式控制器；

其中，嵌入式控制器根据所述运动状态数据向伺服运动控制卡发送实时控制信息并且根据运动状态数据向仿真装置传输运动状态数据以实时调整仿真图像；

所述仿真装置具有：