[发明专利]模块机器人自修复仿真系统及方法

摘要

本发明提出一种模块机器人自修复仿真系统及方法，包括实体机器人系统、机器人控制平台、机器人自修复模拟仿真平台、故障生成与分析平台，其中机器人控制平台与实体机器人系统相连，用于对机器人进行控制；机器人自修复模拟仿真平台与机器人控制平台相连，用于进行自修复仿真并传递仿真数据用于机器人控制；故障生成与分析平台与机器人自修复模拟仿真平台相连，用于生成虚拟故障模块，给自修复过程提供初始条件。本发明可以完成对实体模块机器人自修复的控制，模拟实际模块机器人自修复过程的运动情况，真实反映模块机器人自修复的运动机理，机器人机构设计，以供研制过程中机械结构设计、控制算法研究以及整体优化。

主权项

一种模块机器人自修复仿真方法，其特征在于：所述方法采用模块机器人自修复仿真系统，该系统包括：实体机器人系统、机器人控制平台、机器人自修复模拟仿真平台、故障生成与分析平台；所述机器人控制平台与所述实体机器人系统相连，用于对实体机器人进行控制；所述机器人自修复模拟仿真平台与所述机器人控制平台相连，进行自修复仿真并传递仿真数据用于机器人控制；所述故障生成与分析平台与所述机器人自修复模拟仿真平台相连，用于生成虚拟故障模块，给自修复过程提供初始条件；所述机器人控制平台，包括人机界面模块、硬件驱动模块、通讯模块，其中：人机界面模块，用于实现对实体机器人系统控制以及仿真机器人系统操作的人机交互；硬件驱动模块，用于实现对实体机器人系统运动执行器的驱动；通讯模块，用于实现上位机与实体机器人系统的控制器之间交互通讯；所述的机器人自修复模拟仿真平台，包括图形显示模块、控制算法模块、模块机器人定义模块、机器人故障监测诊断模块、数据分析处理模块、碰撞检测模块，其中：图形显示模块，用于实现对仿真机器人系统仿真运动状态的同步映射；控制算法模块，用于实现对机器人的自修复控制算法设计；模块机器人定义模块，用于实现对仿真机器人系统的三维结构设计、运动关节、连接端、构型、基本动作要素的定义；机器人故障监测诊断模块，用于实现对机器人故障的监测以及故障类型和故障规模的诊断；数据处理模块，用于实现对机器人自修复过程中仿真数据处理及绘图显示；碰撞检测模块，用于实现机器人运动过程中的碰撞干涉实时监控；所述故障生成与分析平台，包括机器人故障添加模块、故障监控模块、故障修复数据分析模块，其中：机器人故障添加模块，用于实现添加仿真机器人系统中单个或多个机器人故障添加；故障监控模块，用于实现对仿真机器人系统的故障分布、故障规模要素进行监控；故障修复数据分析模块，用于实现对机器人自修复过程中，故障修复速度、时间、数量参数的数据处理及绘图显示；所述方法包括如下步骤：S1.模块机器人定义模块，导入机器人三维模型，进行连接端设置、构型选择、动作定义；S2.控制算法模块，选择自修复算法；S3.机器人故障添加模块，添加单个或多个机器人故障；S4.机器人故障监测诊断模块，检测系统中所有模块机器人的故障情况；S5.根据模块的故障情况和采用的自修复算法，系统执行自修复动作，模块在系统内部进行迁移，动作规则在S1中定义；S6.图形显示模块，实时更新显示机器人仿真运动状态；S7.修复过程中，碰撞检测模块实时检测系统中是否发生碰撞，发生碰撞的模块会以高亮红色在图形显示模块中标出；S8.故障监控模块，实时监控系统中的模块故障，显示故障分布与规模；S9.自修复仿真过程的所有数据，都被记录和保存在数据分析处理模块与故障修复数据分析模块中，能对仿真进行回放分析；S10.人机界面模块提供以上所有步骤的操作界面。