一种基于工业机器人的虚拟仿真实训系统技术方案

本发明专利技术涉及工业机器人技术领域，用于解决现有的对工业机器人虚拟仿真训练的方式较为理想化，无法保证制造工厂在实际对工业机器人布局的准确性以及合理性，无法确保工业机器人给制造工厂带来的生产效益的问题，尤其公开了一种基于工业机器人的虚拟仿真实训系统，包括服务器，服务器通讯连接有数据采集单元、仿真需求定性单元、仿真环境定性单元、仿真布局规划单元、布局可行性分析单元、再仿真布局规划单元和显示终端；本发明专利技术，采用数据分析和仿真技术相结合的方式，对制造工厂的工作环境以及工作需求进行了高度仿真分析，并为实现制造工厂工业机器人的合理仿真布局提供了强有力的支撑，进而给制造工厂带了生产力的提升。进而给制造工厂带了生产力的提升。进而给制造工厂带了生产力的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业机器人的虚拟仿真实训系统


[0001]本专利技术涉及工业机器人
，具体为一种基于工业机器人的虚拟仿真实训系统。

技术介绍

[0002]工业机器人在现代制造中起着极其重要的作用。因为工业机器人工作效率高，可以适应极端环境，而且具有可编程优势，能应用于重复劳动需求量大、危险的作业环境当中。随着机器人技术的不断发展，机器人的虚拟仿真技术也随之得到广泛关注。虚拟仿真技术指的时高度仿真模拟各类技能训练所需的操作环境和操作过程。
[0003]但现有的工业机器人虚拟仿真训练的方式，大都是通过对工业机器人及其工作环境乃至生产过程进行简单的模拟仿真，再将工业机器人的运动方式以动画的方式显示出来，难以做到与制造工厂环境以及需求的相结合，进而导致制造工厂在实际工业机器人布局中存在较大的偏差性，更无法为制造工厂对工业机器人合理布局进行有效的辅助，无法确保工业机器人给制造工厂带来的生产效益。
[0004]为了解决上述缺陷，现提供一种技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于解决现有的工业机器人虚拟仿真训练的方式较为理想化，无法保证制造工厂在实际对工业机器人布局的准确性以及合理性，无法确保工业机器人给制造工厂带来的生产效益的问题，采用数据分析和仿真技术相结合的方式，对制造工厂的工作环境以及工作需求进行了高度仿真分析，并为实现制造工厂工业机器人的合理仿真布局提供了强有力的支撑，进而给制造工厂带了生产力的提升，而提出一种基于工业机器人的虚拟仿真实训系统。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于工业机器人的虚拟仿真实训系统，包括服务器，服务器通讯连接有数据采集单元、仿真需求定性单元、仿真环境定性单元、仿真布局规划单元、布局可行性分析单元、再仿真布局规划单元和显示终端；所述数据采集单元用于采集工业机器人即将应用的制造工厂的仿真需求参数信息以及仿真工作环境信息和模拟运行数据参数，并将其分别发送至仿真需求定性单元、仿真环境定性单元、布局可行性分析单元；所述仿真需求定性单元用于接收工业机器人即将应用的制造工厂的仿真需求参数信息，并进行工业机器人的仿真需求判定分析处理，据此得到高需求信号、中需求信号和低需求信号，并将其发送至仿真布局规划单元；所述仿真环境定性单元用于接收制造工厂的仿真工作环境信息，并进行制造工厂的仿真环境判定分析处理，据此生成高环境信号和一般环境信号，并将其发送至仿真布局规划单元；
所述仿真布局规划单元依据接收到的需求类型判定信号和环境类型判定信号进行布局综合模拟规划分析处理，据此得到工业机器人的仿真模拟规划布局方案，并将其发送至布局可行性分析单元，其中，工业机器人的仿真模拟规划布局方案包括给制造工厂分配k1个或k2个或k3个或k4个工业机器人工位；所述布局可行性分析单元用于接收工业机器人的仿真模拟规划布局方案，并据此调取工业机器人的模拟运行数据参数，并进行工业机器人虚拟布局可行性验证分析，据此生成制造工厂工业机器人仿真布局达标信号和制造工厂工业机器人仿真布局未达标信号，将制造工厂工业机器人仿真布局未达标信号发送至再仿真布局规划单元；所述再仿真布局规划单元根据接收到的制造工厂工业机器人仿真布局未达标信号，并监测工业机器人所处仿真环境中的第一模拟区域值和第二模拟区域值并进行重新模拟布局操作，并在完成重新模拟布局操作后重复布局可行性分析单元，直至得到制造工厂工业机器人仿真布局达标信号为止，并根据生成的制造工厂工业机器人仿真布局达标信号，将生成的工业机器人的仿真模拟规划布局方案发送至显示终端进行显示说明。
[0007]进一步的，工业机器人的仿真需求判定分析处理的具体操作步骤如下：实时监测工业机器人所应用的制造工厂的仿真需求参数信息中的产线数、产点数和人工化量值，并将其分别标定为pl、pn
pl
和qv，并将其进行归一化分析，依据设定的公式，其中，pl=1，2，3
……
n，得到制造工厂对工业机器人引入的需求系数req，其中，δ1、δ2和δ3分别为产线数、产点数和人工化量值的权重因子系数；梯度设置制造工厂对工业机器人引入的需求系数的3个需求对比区间，分别为第一梯度需求对比区间grad1、第二梯度需求对比区间grad2和第三梯度需求对比区间grad3，且grad3=μ*grad2=2μ*grad1；当制造工厂对工业机器人引入的需求系数处于预设的第一梯度需求对比区间grad1之内时，则生成低需求信号；当制造工厂对工业机器人引入的需求系数处于预设的第二梯度需求对比区间grad2之内时，则生成中需求信号；当制造工厂对工业机器人引入的需求系数处于预设的第一梯度需求对比区间grad3之内时，则生成高需求信号。
[0008]进一步的，制造工厂的仿真环境判定分析处理的具体操作步骤如下：实时监测工业机器人所应用的制造工厂的仿真工作环境信息中活动区域值、线供值和线畅值，并将其分别标定为hs、xg和xc，并将其进行归一化分析，依据设定的公式bx=γ1*hs+γ2*xg+γ3*xc，得到环境匹配值bx，其中，λ1、γ2和γ3分别为活动区域值、线供值和线畅值的权重因子系数，且γ1、γ2和γ3分均为大于0的自然数；设置环境匹配值的参照阈值value1，并将环境匹配值与预设的参照阈值value1进行比较分析，当环境匹配值大于等于预设的参照阈值value1时，则生成高环境信号，反之，当环境匹配值小于预设的参照阈值value1时，则生成一般环境信号。
[0009]进一步的，布局综合模拟规划分析处理的具体操作步骤如下：当同时捕捉到高需求信号和高环境信号时，则生成一阶匹配信号，依据生成的一阶匹配信号给制造工厂分配k1个工业机器人工位；当同时捕捉到高需求信号和一般环境信号或中需求信号和高环境信号时，则生成二阶匹配信号，依据生成的二阶匹配信号给制造工厂分配k2个工业机器人工位；当同时捕捉到中需求信号和一般环境信号或低需求信号和高环境信号时，则生成
三阶匹配信号，依据生成的三阶匹配信号给制造工厂分配k3个工业机器人工位；当同时捕捉到低需求信号和一般环境信号时，则生成四阶匹配信号，依据生成的四阶匹配信号给制造工厂分配k4个工业机器人工位。
[0010]进一步的，工业机器人虚拟布局可行性验证分析的具体操作步骤如下：以工业机器人的仿真模拟规划布局方案为依据，获取各生产线的各工业机器人的模拟运行数据参数中的模拟强度、模拟故障值和碰撞危险系数，并将分别标定为ms
ij
、ful
ij
和chc
ij
，并将其进行公式化分析，依据设定的公式，得到各生产线的各工业机器人的个体模拟运行状态值ISR
ij
，其中，λ1、λ2和λ3分别为模拟强度、模拟故障值和碰撞危险系数的权重因子系数，且λ1、λ2和λ3分均为大于0的自然数；将各生产线的各工业机器人的个体模拟运行状态值进行求和分析，依据设定的公式，得到各生产线的产线模拟运行状态值LSR
i
；设置产线模拟运行状态值的参照阈值value2，并将各生产线的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业机器人的虚拟仿真实训系统，其特征在于，包括服务器，服务器通讯连接有数据采集单元、仿真需求定性单元、仿真环境定性单元、仿真布局规划单元、布局可行性分析单元、再仿真布局规划单元和显示终端；所述数据采集单元用于采集工业机器人即将应用的制造工厂的仿真需求参数信息以及仿真工作环境信息和模拟运行数据参数，并将其分别发送至仿真需求定性单元、仿真环境定性单元、布局可行性分析单元；所述仿真需求定性单元用于接收工业机器人即将应用的制造工厂的仿真需求参数信息，并进行工业机器人的仿真需求判定分析处理，据此得到高需求信号、中需求信号和低需求信号，并将其发送至仿真布局规划单元；所述仿真环境定性单元用于接收制造工厂的仿真工作环境信息，并进行制造工厂的仿真环境判定分析处理，据此生成高环境信号和一般环境信号，并将其发送至仿真布局规划单元；所述仿真布局规划单元依据接收到的需求类型判定信号和环境类型判定信号进行布局综合模拟规划分析处理，据此得到工业机器人的仿真模拟规划布局方案，并将其发送至布局可行性分析单元；所述布局可行性分析单元用于接收工业机器人的仿真模拟规划布局方案，并据此调取工业机器人的模拟运行数据参数，并进行工业机器人虚拟布局可行性验证分析，据此生成制造工厂工业机器人仿真布局达标信号和制造工厂工业机器人仿真布局未达标信号，将制造工厂工业机器人仿真布局未达标信号发送至再仿真布局规划单元；所述再仿真布局规划单元根据接收到的制造工厂工业机器人仿真布局未达标信号，并监测工业机器人所处仿真环境中的第一模拟区域值和第二模拟区域值并进行重新模拟布局操作，并在完成重新模拟布局操作后重复布局可行性分析单元，直至得到制造工厂工业机器人仿真布局达标信号为止，并根据生成的制造工厂工业机器人仿真布局达标信号，将生成的工业机器人的仿真模拟规划布局方案发送至显示终端进行显示说明。2.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的虚拟仿真实训系统，其特征在于，工业机器人的仿真需求判定分析处理的具体操作步骤如下：实时监测工业机器人所应用的制造工厂的仿真需求参数信息中的产线数、产点数和人工化量值，并将其进行归一化分析，得到制造工厂对工业机器人引入的需求系数；设置制造工厂对工业机器人引入的需求系数的第一梯度需求对比区间grad1、第二梯度需求对比区间grad2和第三梯度需求对比区间grad3；当制造工厂对工业机器人引入的需求系数处于预设的第一梯度需求对比区间grad1之内时，则生成低需求信号；当制造工厂对工业机器人引入的需求系数处于预设的第二梯度需求对比区间grad2之内时，则生成中需求信号；当制造工厂对工业机器人引入的需求系数处于预设的第一梯度需求对比区间grad3之内时，则生成高需求信号。3.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的虚拟仿真实训系统，其特征在于，制造工厂的仿真环境判定分析处理的具体操作步骤如下：实时监测工业机器人所应用的制造工厂的仿真工作环境信息中活动区域值、线供值和线畅值，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐苏鲁，徐鹏辉，王鹏飞，董家成，
申请(专利权)人：长三角一体化示范区江苏中连智能教育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：