【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂，尤其涉及一种基于数字孪生智能交互的机械臂。
技术介绍
1、现有技术中机械臂大部分的功能局限于简单重复的功能，已经有融入机器学习、强化学习等智能化元素的机械臂问世，但是大多也还在实验研究阶段，融入数字孪生技术基于手势识别控制的机械臂也没能普及开来，因此机械臂不能适应复杂工作环境、人为操作误差高和运动单一。
2、中国专利公开号：cn113752264a公开了一种基于数字孪生的机械臂智能装备控制方法及系统，包括创建孪生空间；采集机械臂各关节运行位姿数据；建立数据库，并绘制路径曲线图；获取机械臂各关节最优运动姿态；将规划路径经孪生空间模拟运行后反馈给物理空间。由此可见，所述一种基于数字孪生的机械臂智能装备控制方法及系统存在的智能化程度、操作的精度和稳定性不高的问题。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供一种基于数字孪生智能交互的机械臂，用以克服现有技术中智能化程度、操作的精度和稳定性不高的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种基于数字孪生智能交互的机械臂，包括：机械臂本体；数据采集模块，用以采集所述机械臂本体或机械臂孪生体的位姿数据；数字孪生模块，其通过构建机械臂孪生体对所述机械臂本体的运行进行仿真，包括用以对由多个子模型构成的机械臂虚拟模型进行约束构建的功能约束单元以及与所述功能约束单元相连用以通过对所述机械臂虚拟模型添加变换组件以更新模型的模型更新单元；通信模块，其分别与所述机械臂本体、所述数字孪生模块以及所述数字采集模块相连，用
3、进一步地，包括与所述数据采集模块相连用以对所述机械臂本体或机械臂孪生体位姿数据进行处理以输出机械臂本体或机械臂孪生体的运动方程的数据处理模块。
4、进一步地，所述数据采集模块包括leap mot ion传感器等外设组件，用以采集机械臂本体或机械臂孪生体的手部数据，并将机械臂本体或机械臂孪生体的坐标动态映射到所述数据处理模块。
5、进一步地，所述数据处理模块，包括：
6、数据标准化单元，用以对所述机械臂本体或机械臂孪生体的位姿数据按照比例缩放，去除数据的单位限制，以输出缩放后机械臂本体或机械臂孪生体的位姿数据；
7、轨迹方程建立单元，其与所述数据标准化单元相连，用以对所述缩放后机械臂本体或机械臂孪生体的位姿数据进行分析以输出机械臂本体或机械臂孪生体的运动方程；
8、进一步地，所述控制模块与所述机械臂本体相连，用以根据机械臂本体若干次运行的误差量对机械臂本体的平均运行误差量进行计算，以及，在所述机械臂本体的平均运行误差量满足第一误差量条件或第二误差量条件时判定机械臂的控制精度不符合要求；
9、所述控制模块与所述数字孪生模块相连，用以在根据所述机械臂本体的平均运行误差量仅满足第一误差量条件时初步判定所述机械臂孪生体的状态更新实时性不符合要求，并根据所述机械臂孪生体的信息动作转换间隔时长对机械臂孪生体的状态更新实时性是否符合要求进行二次判定；
10、其中，所述第一误差量条件为，机械臂本体的平均运行误差量大于预设第一误差量且小于等于预设第二误差量；所述第二误差量条件为，机械臂本体的平均运行误差量大于预设第二误差量。
11、进一步地，所述控制模块与所述功能约束单元相连，用以在所述机械臂本体的平均运行误差量仅满足所述第二误差量条件时对机械臂孪生体约束类型的扩展数量进行增大；
12、其中，所述机械臂孪生体约束类型的扩展数量的增大幅度通过所述机械臂本体的平均运行误差量与所述预设第二误差量的差值确定。
13、进一步地，所述控制模块与所述模型更新单元相连，用以在所述机械臂孪生体的信息动作转换间隔时长满足第一间隔时长条件或第二间隔时长条件时，二次判定机械臂孪生体的状态更新实时性不符合要求，以及，在机械臂孪生体的信息动作转换间隔时长仅满足第一间隔时长条件时初步判定机械臂孪生体信息传输的稳定性不符合要求，并根据机械臂孪生体的检测信息的传输速率的波动幅度，对所述机械臂孪生体信息传输的稳定性不符合要求是否符合要求进行二次判定；
14、所述控制模块与所述通信模块相连，用以在机械臂孪生体的信息动作转换间隔时长仅满足第二间隔时长条件时对变换速率进行减小；
15、其中，所述第一间隔时长条件为机械臂孪生体的信息动作转换间隔时长大于预设第一间隔时长且小于等于预设第二间隔时长；所述第二间隔时长条件为机械臂孪生体的信息动作转换间隔时长大于预设第二间隔时长。
16、进一步地，所述机械臂孪生体的变换速率的增大幅度通过所述机械臂孪生体的信息动作转换间隔时长与所述预设第二间隔时长的差值确定。
17、进一步地，所述控制模块与所述通信模块相连，用以根据所述机械臂本体的检测信息传输速率的波动幅度确定无线通信的信息比例以判定信息传输的稳定性不符合要求；
18、所述机械臂本体的检测信息传输速率的波动幅度大于预设波动幅度时，二次判定信息传输的稳定性不符合要求，对所述无线通信的信息比例减小；
19、其中，所述无线通信的信息比例的减小幅度通过所述机械臂本体的检测信息传输速率的波动幅度确定。
20、进一步地，所述机械臂本体的检测信息传输速率的波动幅度计算公式为：
21、δi＝imax-imin
22、其中，δi为机械臂本体的检测信息传输速率的波动幅度，imax为区间范围内机械臂本体检测信息传输速率的最大值，imin为区间范围内机械臂本体检测信息传输速率的最小值。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术所述机械臂通过设置数字采集模块、数字孪生模块、通信模块以及控制模块，通过根据leap mot ion传感器完成信号输入，在数字孪生模块中实时呈现机械臂本体的运动情况，实现机械臂本体与机械臂孪生体的双向交互控制，应用于多种不同运动类型的机械臂，对机械臂的调整在参数化的基础上实现智能化发展；通过减小机械臂本体的误差量实现了机械臂的控制精度的提高，通过扩展约束类型数量实现了机械臂孪生体的状态更新实时性的提高，通过调节机械臂孪生体的检测信息的传输速率的波动幅度实现了机械臂孪生体信息传输的稳定性的提高。
24、进一步地，本专利技术所述系统通过设置数据采集模块、数字孪生模块、通信模块以及控制模块，用以搭建数字孪生平台并且利用leap m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，包括与所述数据采集模块相连用以对所述机械臂本体或机械臂孪生体位姿数据进行处理以输出机械臂本体或机械臂孪生体的运动方程的数据处理模块。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，所述数据采集模块包括Leap Motion传感器等外设组件，用以采集机械臂本体或机械臂孪生体的手部数据，并将机械臂本体或机械臂孪生体的坐标动态映射到所述数据处理模块。
4.根据权利要求2所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，所述数据处理模块包括：
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，所述控制模块与所述功能约束单元相连，用以在所述机械臂本体的平均运行误差量仅满足所述第二误差量条件时对所述机械臂孪生体约束类型的扩展数量进行增大；
7.根据权利要求1所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征
8.根据权利要求7所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，所述机械臂孪生体的变换速率的增大幅度通过所述机械臂孪生体的信息动作转换间隔时长与所述预设第二间隔时长的差值确定。
9.根据权利要求1所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，所述控制模块与所述通信模块相连，用以根据所述机械臂本体的检测信息传输速率的波动幅度判定信息传输的稳定性是否符合要求；
10.根据权利要求9所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，所述机械臂本体的检测信息传输速率的波动幅度计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，包括与所述数据采集模块相连用以对所述机械臂本体或机械臂孪生体位姿数据进行处理以输出机械臂本体或机械臂孪生体的运动方程的数据处理模块。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，所述数据采集模块包括leap motion传感器等外设组件，用以采集机械臂本体或机械臂孪生体的手部数据，并将机械臂本体或机械臂孪生体的坐标动态映射到所述数据处理模块。
4.根据权利要求2所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，所述数据处理模块包括：
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生智能交互的机械臂，其特征在于，所述控制模块与所述功能约束单元相连，用以在所述机械臂本体的平均运行误差量仅满足所述第二误差量条件时对所述机械臂孪生体约束类型的扩展数量进行增大；
7.根据权利要求1所述的基于数...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈思明，缪月琴，张紫轩，童安科，项阳，蒋维佳，牟奇杰，罗泽鑫，席竞展，谢文杰，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：
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