CN108460236A - 教育机器人模型的构建方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种教育机器人模型的构建方法及装置，涉及机器人技术领域。教育机器人模型的构建方法包括获得构建的场景模型组件；创建工具坐标系和示教器；根据用户的选取操作创建机器人本体组件和与所述机器人本体组件关联的驱动控制系统；根据设定的仿真模型和规划的运动轨迹对所述机器人本体组件进行仿真训练，并根据仿真训练结果得到教育机器人模型。本发明提供的教育机器人模型的构建方法及装置能够建立一套和现实实际相集合的虚拟的教育机器人模型，不但可以大幅度降低成本，有可以创新“虚实”结合以用于教学。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种教育机器人模型的构建方法及装置。
背景技术
当前的机器人教学模式主要以实体现场教学为主，以老师授课指导的形式进行培训。
然而，当前依托于工业机器人技术的装备具有投资巨大、运营成本高、维护难度大等特点，给高校和培训机构培养人才带来了相当大的难度。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种教育机器人模型的构建方法及装置，以改善上述问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种教育机器人模型的构建方法，所述方法包括：
获得构建的场景模型组件；
创建工具坐标系和示教器；
根据用户的选取操作创建机器人本体组件和与所述机器人本体组件关联的驱动控制系统；
根据设定的仿真模型和规划的运动轨迹对所述机器人本体组件进行仿真训练，并根据仿真训练结果得到教育机器人模型。
如上所述的教育机器人模型的构建方法，可选地，所述获得构建的场景模型组件，包括：
获得通过3D制图软件建立的实训台、控制柜、PLC控制器以及物料的3D模型。
如上所述的教育机器人模型的构建方法，可选地，所述3D制图软件为solidworks。
如上所述的教育机器人模型的构建方法，可选地，所述创建工具坐标系和示教器，包括：
通过仿真模拟软件创建所述工具坐标系和所述示教器。
如上所述的教育机器人模型的构建方法，可选地，所述根据用户的选取操作创建机器人本体组件和与所述机器人本体组件关联的驱动控制系统，包括：
根据用户的选取操作创建所述机器人本体组件、机器人传感器组件、机器人信号组件、机器人逻辑组件和机器人运动组件。
如上所述的教育机器人模型的构建方法，可选地，所述方法还包括：
对所述教育机器人模型进行I/O逻辑调试。
如上所述的教育机器人模型的构建方法，可选地，所述机器人本体组件为双臂机器人的本体组件。
第二方面，本发明实施例提供了一种教育机器人模型的构建装置，教育机器人模型的构建装置包括：
获取模块，用于获得构建的场景模型组件；
创建模块，用于创建工具坐标系和示教器；
所述创建模块还用于根据用户的选取操作创建机器人本体组件和与所述机器人本体组件关联的驱动控制系统；
仿真训练模块，用于根据设定的仿真模型和规划的运动轨迹对所述机器人本体组件进行仿真训练，并根据仿真训练结果得到教育机器人模型。
如上所述的教育机器人模型的构建装置，可选地，所述获取模块用于获得通过3D制图软件建立的实训台、控制柜、PLC控制器以及物料的3D模型。
如上所述的教育机器人模型的构建装置，可选地，所述创建模块用于通过仿真模拟软件创建所述工具坐标系和所述示教器。
对于现有技术，本发明提供的教育机器人模型的构建方法及装置具有如下的有益效果：
本发明提供的教育机器人模型的构建方法及装置能够建立一套和现实实际相集合的虚拟的教育机器人模型，不但可以大幅度降低成本，有可以创新“虚实”结合以用于教学。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明较佳实施例提供的用户终端的方框示意图。
图2为本发明较佳实施例提供的教育机器人模型的构建方法的流程图
图3为本发明较佳实施例提供的教育机器人模型的构建装置的功能模块示意图
图标：图标：100-用户终端；110-教育机器人模型的构建装置；111-获取模块；112-创建模块；113-仿真训练模块；120-存储器；130-存储控制器；140-处理器；150-外设接口；160-输入输出单元；170-音频单元；180-显示单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，是本发明较佳实施例提供的用户终端100的方框示意图，所述用户终端100可以是，但不限于，智能手机、个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、移动上网设备(mobile Internet device，MID)等。所述用户终端100包括教育机器人模型的构建装置110、存储器120、存储控制器130、处理器140、外设接口150、输入输出单元160、音频单元170以及显示单元180等。
所述存储器120、存储控制器130、处理器140、外设接口150、输入输出单元160、音频单元170、显示单元180各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述教育机器人模型的构建装置110包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器120中或固化在所述用户终端100设备的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器140用于执行存储器120中存储的可执行模块，例如所述教育机器人模型的构建装置110包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，存储器120可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器120用于存储程序，所述处理器140在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器140中，或者由处理器140实现。
处理器140可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器140可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述外设接口150将各种输入/输入装置耦合至处理器140以及存储器120。在一些实施例中，外设接口150，处理器140以及存储控制器130可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
输入输出单元160用于提供给用户输入数据实现用户与所述教育机器人模型的构建装置110的交互。所述输入输出单元160可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
音频单元170向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。
显示单元180在所述教育机器人模型的构建装置110与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元180可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器140进行计算和处理。
请参阅图2，是本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的教育机器人模型的构建装置110的教育机器人模型的构建方法的流程图。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。
步骤S101，获得构建的场景模型组件。
本发明实施例提供的方法应用于用户终端100，在进行教育机器人模型的构建之前，用户终端100(或其他终端)的用户可通过3D制图软件构建教育机器人的场景模型组件。所述3D制图软件可以是，但不限于solidworks、UG等制图软件，本发明实施例中，所述3D制图软件为solidworks。所述场景模型组件包括教育机器人的实训台、控制柜、PLC控制器、物料以及其他相应的工具组件等。
用户终端100安装有用于教育机器人构建的仿真模拟软件，当构建好教育机器人的场景模型组件后，用户终端100的用户可将构建好的场景模型组件导入仿真模拟软件，从而获得构建的场景模型组件。
本发明实施例中，所述机器人本体组件为双臂机器人的本体组件。
步骤S102，创建工具坐标系和示教器。
在获得构建的场景模型组件后，用户可通过仿真模拟软件建立教育机器人的示教器以及作为教育机器人运动基准的工具坐标系(TCP，Tool Center Point)。
步骤S103，创建机器人本体组件和与机器人本体组件关联的驱动控制系统。
仿真模拟软件预先设置有不同种类的机器人本体组件和机器人本体组件的驱动控制系统。在创建工具坐标系和示教器后，用户终端100的用户可根据通过选取操作选择选取所需要的机器人本体组件和驱动控制系统，同时将机器人本体组件的运动轨迹与驱动控制系统相关联。其中，所述驱动控制系统包括有机器人传感器组件、机器人信号组件、机器人逻辑组件和机器人运动组件等。机器人传感器组件为用来模拟真实机器人的传感器组件模型，如视觉传感器组件模型等。机器人信号组件为用来模拟真实机器人的信号组件模型，如用于信号输入输出的I/O板模型等。机器人逻辑组件为用来模拟真实机器人的逻辑组件模型，如机器人控制器(RC)模型、运动控制器(MC)模型等。机器人运动组件为用来模拟真实机器人的运动组件模型，如用于驱动机器人手臂的伺服电机或步进电机模型等。
步骤S104，对机器人本体组件进行仿真训练，并根据仿真训练结果得到教育机器人模型。
创建机器人本体组件后，用户可根据对机器人本体组件的运动轨迹先进行分析规划，选择合理的、最小碰撞的运动轨迹。同时，分析机器人本体组件的运动轨迹与驱动控制系统的逻辑关系，并根据逻辑关系进行编程，得到仿真模型。然后根据该仿真模型和规划地运动轨迹对机器人本体组件进行仿真训练。
如果，仿真训练未成功，则重新分析编程后再次进行仿真训练，直达仿真训练成功。此时，用户可直接根据仿真结果，设定机器人的系统参数并编写相应的控制程序，从而得到教育机器人模型。
进一步的，在得到教育机器人模型后，用户终端100的用户可通过仿真模拟软件对教育机器人模型进行I/O逻辑调试。
综上所述，本发明实施例提供的教育机器人模型的构建方法包括：获得构建的场景模型组件；创建工具坐标系和示教器；根据用户的选取操作创建机器人本体组件和与所述机器人本体组件关联的驱动控制系统；根据设定的仿真模型和规划的运动轨迹对所述机器人本体组件进行仿真训练，并根据仿真训练结果得到教育机器人模型。该教育机器人模型的构建方法能够建立一套和现实实际相集合的虚拟的教育机器人模型，不但可以大幅度降低成本，有可以创新“虚实”结合以用于教学。
请参阅图3，是本发明较佳实施例提供的图1所示的教育机器人模型的构建装置110的功能模块示意图。所述教育机器人模型的构建装置110包括获取模块111、创建模块112和仿真训练模块113。
所述获取模块111用于获得构建的场景模型组件。
可以理解的，所述获取模块111可以用于执行上述的步骤S101。
所述创建模块112用于创建工具坐标系和示教器。
可以理解的，所述创建模块112可以用于执行上述的步骤S102。
所述创建模块112还用于根据用户的选取操作创建机器人本体组件和与所述机器人本体组件关联的驱动控制系统。
可以理解的，所述创建模块112还可以用于执行上述的步骤S103。
所述仿真训练模块113用于根据设定的仿真模型和规划的运动轨迹对所述机器人本体组件进行仿真训练，并根据仿真训练结果得到教育机器人模型。
可以理解的，所述仿真训练模块113可以用于执行上述的步骤S104。
综上所述，本发明实施例提供的教育机器人模型的构建装置包括：获取模块，用于获得构建的场景模型组件；创建模块，用于创建工具坐标系和示教器；所述创建模块还用于根据用户的选取操作创建机器人本体组件和与所述机器人本体组件关联的驱动控制系统；仿真训练模块，用于根据设定的仿真模型和规划的运动轨迹对所述机器人本体组件进行仿真训练，并根据仿真训练结果得到教育机器人模型。该教育机器人模型的构建装置能够建立一套和现实实际相集合的虚拟的教育机器人模型，不但可以大幅度降低成本，有可以创新“虚实”结合以用于教学。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种教育机器人模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括：
获得构建的场景模型组件；
创建工具坐标系和示教器；
根据用户的选取操作创建机器人本体组件和与所述机器人本体组件关联的驱动控制系统；
根据设定的仿真模型和规划的运动轨迹对所述机器人本体组件进行仿真训练，并根据仿真训练结果得到教育机器人模型。
2.根据权利要求1所述的教育机器人模型的构建方法，其特征在于，所述获得构建的场景模型组件，包括：
获得通过3D制图软件建立的实训台、控制柜、PLC控制器以及物料的3D模型。
3.根据权利要求2所述的教育机器人模型的构建方法，其特征在于，所述3D制图软件为solidworks。
4.根据权利要求1所述的教育机器人模型的构建方法，其特征在于，所述创建工具坐标系和示教器，包括：
通过仿真模拟软件创建所述工具坐标系和所述示教器。
5.根据权利要求1所述的教育机器人模型的构建方法，其特征在于，所述根据用户的选取操作创建机器人本体组件和与所述机器人本体组件关联的驱动控制系统，包括：
根据用户的选取操作创建所述机器人本体组件、机器人传感器组件、机器人信号组件、机器人逻辑组件和机器人运动组件。
6.根据权利要求1所述的教育机器人模型的构建方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述教育机器人模型进行I/O逻辑调试。
7.根据权利要求1所述的教育机器人模型的构建方法，其特征在于，所述机器人本体组件为双臂机器人的本体组件。
8.一种教育机器人模型的构建装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获得构建的场景模型组件；
创建模块，用于创建工具坐标系和示教器；
所述创建模块还用于根据用户的选取操作创建机器人本体组件和与所述机器人本体组件关联的驱动控制系统；
仿真训练模块，用于根据设定的仿真模型和规划的运动轨迹对所述机器人本体组件进行仿真训练，并根据仿真训练结果得到教育机器人模型。
9.根据权利要求8所述的教育机器人模型的构建装置，其特征在于，所述获取模块用于获得通过3D制图软件建立的实训台、控制柜、PLC控制器以及物料的3D模型。
10.根据权利要求8所述的教育机器人模型的构建装置，其特征在于，所述创建模块用于通过仿真模拟软件创建所述工具坐标系和所述示教器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180828 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |