[发明专利]一种基于虚拟现实的工业机器人仿真与实时控制系统

说明书

本发明提供了一种基于虚拟现实的工业机器人仿真与实时控制系统；旨在开发一款关于典型六自由度串联工业机器人的虚拟仿真系统和真实的工业机器人通过总线通信；本仿真系统能够让使用者在电脑中的虚拟仿真系统完成对虚拟机器人的运动控制和操作，并通过设计的PLC数据通讯系统与机器人控制器实现运动指令、运动状态消息传输；在电脑端的虚拟仿真系统编写机器人程序通过以太网将命令传输到机器人控制柜，电脑端虚拟系统的机器人与真实机器人同时按照规定指令运动，虚拟系统可以实时监控机器人的运动情况，将虚拟现实仿真系统与工业机器人手臂通过总线通信实现互连，实现了二者优势的有机结合；使得仿真系统能够更方便地应用于实际生产以及能够做到真正的虚拟和现实的结合，将对工业生产的可视化操控与实时监控具有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种机器人控制系统，具体涉及一种基于虚拟现实的工业机器人仿真与实时控制系统。

背景技术

随着“工业4.0”和“中国制造2025”等概念的相继提出，以及劳动力成本的提高，自动化生产线和“机器换人”等策略成为工厂发展的首选；越来越多的工业机器人代替了原本的工人出现在工厂生产的各个环节；根据国际机器人联盟公布的数据，中国已经连续3年成为全球工业机器人的最大市场，截至2015年，中国机器人市场份额占全球市场的27%，并且预计到2019年，中国多用途工业机器人的年出货量将达到16万台，由于工业机器人应用的爆发式增长，工业机器人领域的高端技能型人才也变得供不应求；很多企业不惜花重金送员工去机器人生产厂家进行机器人技能的相关培训；与工业机器人专业人才需求量的巨大增长相比，国内工业机器人技术技能人才的培养却面临着严峻的挑战。

伴随着计算机软、硬件技术的飞跃，虚拟现实系统的发展及完善在不断地发展，虚拟现实技术取得了卓越成就，并被广泛应用在实际系统中，其应用领域也在不断扩大；随着智能制造的向前发展和虚拟现实技术的不断成熟和进步，虚拟现实必将逐步深入工业应用，基于虚拟现实技术开发的机器人临场感仿真平台就是最好的应用，机器人临场感仿真就是基于虚拟现实开发机器人仿真平台。

OPC 技术是一种广泛应用于工业自动化数据传输，OPC 协议为工业自动化软件面向对象开发提供了统一的标准，OPC架构与下列硬件平台兼容：PC硬件、基于云的服务器、PLC和微控制器；这些操作系统兼容：微软Windows，苹果OSX、Android和所有的Linux发行版；因此，不论过程中采用基于PC开发的任何软件，OPC 都能够提供通用的接口以用于各种过程设备之间的数据通讯；但是由于目前越来越多的机器人的软件和设备之间采用不同的通讯协议，导致它们之间的直接通讯一直不尽人意；因此，有必要提供一种机器人控制系统，具体涉及一种基于虚拟现实的工业机器人仿真与实时控制系统解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供开发一款关于典型六自由度串联工业机器人的系统仿真系统和真实的工业机器人通过总线通信，实现虚拟系统对真实系统的运动控制与可视化监控，为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于虚拟现实的工业机器人仿真与实时控制系统，包括：Unity虚拟仿真系统(11)、PLC数据通讯系统、FANUC机器人；Unity虚拟仿真系统（11）包括：虚拟示教器（111）、运动控制模块（112）、I/O接口（113）、三维模型（114）；PLC数据通讯系统包括：OPC服务器（12）、PLC数据网关（13）、PLC控制器（2）、PLC以太网主站模块（3）、以太网交换机（6）；FANUC机器人包括：FANUC机器人控制器（4）、FANUC机器人本体（5）。

进一步的，所述Unity虚拟仿真系统（11）的虚拟示教器（111）将运动指令发送给所述运动控制模块（112），所述运动控制模块（112）将数据发送给所述I/O接口（113），所述I/O接口（113）将全部输出信息发送到所述三维模型（114）。