CN113977636A - 机器人运输安全评估方法、装置、系统和设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人运输安全评估方法、装置、系统和设备及存储介质，属于机器人领域；首先获取机器人运输前在运输工具上的打包姿态，然后调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至打包姿态；最后采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具上的运输过程，以判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。本申请方案通过在仿真软件构建机器人模型和支撑面模型，以模拟机器人在运输工具上的运输过程，进而通过模拟判断是否存在运输风险，能够不进行振动测试就得到运输风险，大大方便了机器人的运输。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别地，涉及一种机器人运输安全评估方法、装置、系统和设备及存储介质。
背景技术
工业机器人在发货、去外地参加展会等的过程中，需要通过运输工具对工业机器人进行运输。运输过程中加减速、路面不平、过弯道等过程中工业机器人会发生颠簸，导致机器人有倾倒以及零部件失效的风险，因此运输前需要进行打包姿态下工业机器人的安全性进行评估。
小型工业机器人可以在振动台上进行振动测试，大型工业机器人由于重量和尺寸的限制，无法进行振动测试，而大型工业机器人运输安全非常重要，若不能提前进行评估，安全风险非常大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种机器人运输安全评估方法、装置、系统和设备及存储介质，以解决大型工业机器人由于重量和尺寸的限制，无法进行振动测试，安全风险非常大的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，
一种机器人运输安全评估方法，包括以下步骤：
获取所述机器人运输前在运输工具上的打包姿态；
调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至所述打包姿态，所述机器人模型和支持面模型为预先在仿真软件内根据所述机器人以及运输工具构建；
采用所述机器人模型和支撑面模型模拟所述机器人在所述运输工具中的运输过程，以判断所述机器人在所述运输工具上是否存在运输风险。
进一步地，还包括：
将调整好的机器人模型和支撑面模型输入到hypermesh中；
划分有限元网格并在所述机器人模型底座底面和所述支撑面上部面建立接触对。
进一步地，所述采用所述机器人模型和支撑面模型模拟所述机器人在所述运输工具中的运输过程，包括：
获取振动参数以根据所述振动参数对所述机器人模型进行随机振动；
获取随机振动过程中所述机器人模型与支撑面模型间的接触力；
根据所述接触力判断判断所述机器人在所述运输工具上是否存在运输风险。
进一步地，所述获取振动参数包括：
获取所述运输工具在运输过程中可能的行驶参数范围，所述行驶参数包括速度和加速度；
根据所述行驶参数范围确定所述振动参数的范围，以便对所述机器人模型在振动参数范围内进行随机振动。
进一步地，所述根据所述振动参数对所述机器人模型进行随机振动，包括：
根据所述振动参数得到对所述支撑面模型施加的载荷；
对所述支撑面模型施加所述载荷，以使对所述机器人模型进行随机振动。
进一步地，所述根据所述接触力判断所述机器人在所述运输工具上是否存在运输风险，包括：
若所述接触力一直大于预设值，则判断所述机器人在所述运输工具上不存在运输风险；
若所述接触力不一直大于预设值，则判断所述机器人在所述运输工具上存在运输风险。
第二方面，
一种机器人运输安全评估装置，包括：
姿态获取模块，用于获取所述机器人运输前在运输工具上的打包姿态；
姿态调整模块，用于调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至所述打包姿态，所述机器人模型和支持面模型为预先在仿真软件内根据所述机器人以及运输工具构建；
运输模拟模块，用于采用所述机器人模型和支撑面模型模拟所述机器人在所述运输工具中的运输过程，以判断所述机器人在所述运输工具上是否存在运输风险。
第三方面，
一种机器人运输安全评估系统，包括如第二方面技术方案所述的装置
第四方面，
一种计算机设备，包括：
处理器；
用于存储有所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器被配置为用于执行第一方面技术方案中任一项所述的方法。
第五方面，
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面技术方案中任一项所述的方法的步骤。
有益效果：
本申请技术方案提供一种机器人运输安全评估方法、装置、系统和设备及存储介质，首先获取机器人运输前在运输工具上的打包姿态，然后调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至打包姿态；最后采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具上的运输过程，以判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。本申请方案通过在仿真软件构建机器人模型和支撑面模型，以模拟机器人在运输工具上的运输过程，进而通过模拟判断是否存在运输风险，能够不进行振动测试就得到运输风险，大大方便了机器人的运输。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的一种机器人运输安全评估方法流程图；
图2是本发明实施例提供的一种机器人模型和支撑面模型结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种机器人运输安全评估装置结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
参照图1，本发明实施例提供了一种机器人运输安全评估方法，包括以下步骤：
获取机器人运输前在运输工具上的打包姿态；
调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至打包姿态，机器人模型和支持面模型为预先在仿真软件内根据机器人以及运输工具构建；
采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具中的运输过程，以判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。
本发明实施例提供的一种机器人运输安全评估方法，首先获取机器人运输前在运输工具上的打包姿态，然后调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至打包姿态；最后采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具上的运输过程，以判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。本申请方案通过在仿真软件构建机器人模型和支撑面模型，以模拟机器人在运输工具上的运输过程，进而通过模拟判断是否存在运输风险，能够不进行振动测试就得到运输风险，大大方便了机器人的运输。
作为对上述实施例的一种补充说明，本发明实施例还提供一种具体的机器人运输安全评估方法，包括以下步骤：
获取机器人运输前在运输工具上的打包姿态；获取打包姿态可以由运输工具上的摄像机拍摄图片或拍摄视频获取，或者由打包人员提供打包姿态的参数。
调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至打包姿态，机器人模型和支持面模型为预先在仿真软件内根据机器人以及运输工具构建；
采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具中的运输过程，以判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。
其中，采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具中的运输过程，包括：获取振动参数以根据振动参数对机器人模型进行随机振动；获取随机振动过程中机器人模型与支撑面模型间的接触力；根据接触力判断判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。
作为本发明实施例一种可选的实现方式，获取振动参数包括：获取运输工具在运输过程中可能的行驶参数范围，行驶参数包括速度和加速度；根据行驶参数范围确定振动参数的范围，以便对机器人模型在振动参数范围内进行随机振动。其中，速度和加速度均为向量，即不仅包括数值还包括方向，其中加速度为立体向量，即不仅包括水平方向的加速度，也包括竖直方向的加速度。
具体地，根据振动参数对机器人模型进行随机振动，包括：根据振动参数得到对支撑面模型施加的载荷；对支撑面模型施加载荷，以使对机器人模型进行随机振动。
其中，根据接触力判断机器人在运输工具上是否存在运输风险，包括：若接触力一直大于预设值，则判断机器人在运输工具上不存在运输风险；若接触力不一直大于预设值，则判断机器人在运输工具上存在运输风险。
为了更清楚的说明本申请方案，本发明还提供一种具体的模拟方法，步骤如下：
1、在三维模型中调整机器人各关节角度，至打包姿态。建立支撑面的三维模型，导入装配体，建立好的整体模型如图2所示。将整体模型另存为stp格式。
2、将步骤1中的stp格式文件hypermesh，划分有限元网格，在工业机器人底座底面和支撑面上部面之间建立接触对，保存网格文件。
3、在hypermesh中切换求解器为Abaqus Standard3D，将步骤2中的网格文件导出为inp文件。
4、将步骤3中的inp文件导入Abaqus求解器，定义模态分析和随机振动分析步，在随机振动分析步中施加加速度功率谱密度曲线。可以理解的是，随机振动分析步中施加的加速度功率谱密度曲线能够将运输过程中运输工具的加减速、转弯、路面不平等工况载荷加载到支撑面模型上。即施加的加速度不仅包括运行方向的，还包括整个水平面以及竖直平面上各个方向的加速度，以模拟运输工具在实际运输过程中的加减速、转弯，路面不平时颠簸的工况。
5、分析求解，后处理查看应力结果，分析评估机器人失效风险；
6、在步骤2的基础上将求解器切换为Abaqus Explicit,将步骤2中的网格文件导出为inp文件。
7、将步骤6中的inp文件导入Abaqus求解器，定义准静态或者显式分析步，施加速度、加速度载荷；分析求解，后处理查看接触力结果，分析评估机器人倾倒风险。
本发明实施例提供的具体的机器人运输安全评估方法，通过建立大型工业机器人整机及运输工具支撑面的有限元模型，在工业机器人底面与运输工具支撑面之间建立摩擦接触，将运输过程中加减速、转弯、路面不平等工况载荷加载到运输工具支撑面上，计算大型工业机器人各零件的应力评估零件的失效风险，通过计算大型工业机器人底面与运输工具支撑面之间的接触力，评估机器人发生倾倒的风险。采用这种方法可以通过仿真软件进行大型工业机器人运输安全性的评估，降低运输风险。
一个实施例中，本发明还提供一种机器人运输安全评估装置，如图3所示，包括：
姿态获取模块31，用于获取机器人运输前在运输工具上的打包姿态；
姿态调整模块32，用于调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至打包姿态，机器人模型和支持面模型为预先在仿真软件内根据机器人以及运输工具构建；
需要说明的是，还包括：姿态调整模块32将调整好的机器人模型和支撑面模型输入到hypermesh中；划分有限元网格并在机器人模型底座底面和支撑面上部面建立接触对。
运输模拟模块33，用于采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具中的运输过程，以判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。
具体地，采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具中的运输过程，包括：获取振动参数以根据振动参数对机器人模型进行随机振动；获取随机振动过程中机器人模型与支撑面模型间的接触力；根据接触力判断判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。
其中，获取振动参数包括：获取运输工具在运输过程中可能的行驶参数范围，行驶参数包括速度和加速度；根据行驶参数范围确定振动参数的范围，以便对机器人模型在振动参数范围内进行随机振动。根据振动参数对机器人模型进行随机振动，包括：根据振动参数得到对支撑面模型施加的载荷；对支撑面模型施加载荷，以使对机器人模型进行随机振动。
根据接触力判断机器人在运输工具上是否存在运输风险，包括：若接触力一直大于预设值，则判断机器人在运输工具上不存在运输风险；若接触力不一直大于预设值，则判断机器人在运输工具上存在运输风险。
本发明实施例提供的机器人运输安全评估装置，姿态获取模块获取机器人运输前在运输工具上的打包姿态；姿态调整模块调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至打包姿态；运输模拟模块采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具中的运输过程，以判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。本发明实施例提供的装置通过仿真软件进行大型工业机器人运输安全性的评估，降低运输风险。
一个实施例中，本发明提供了一种机器人运输安全评估系统，包括如上述实施例提供的机器人运输安全评估装置。通过该装置，本发明实施例提供的机器人运输安全评估系统通过仿真软件进行大型工业机器人运输安全性的评估，将运输过程中加减速、转弯、路面不平等工况载荷加载到运输工具支撑面上，计算大型工业机器人各零件的应力评估零件的失效风险，通过计算大型工业机器人底面与运输工具支撑面之间的接触力，评估机器人发生倾倒的风险。能够有效降低运输风险。
一个实施例中，本发明还提供一种计算机设备，包括：
处理器；
用于存储有处理器可执行指令的存储器；
处理器被配置为用于执行上述实施例提供的机器人运输安全评估的方法。
本发明实施例提供的计算机设备，提供存储器存储处理器的可执行指令，以使处理器执行可执行指令时，能够获取机器人运输前在运输工具上的打包姿态，然后调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至打包姿态；最后采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具上的运输过程，以判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。本申请方案通过在仿真软件构建机器人模型和支撑面模型，以模拟机器人在运输工具上的运输过程，进而通过模拟判断是否存在运输风险，能够不进行振动测试就得到运输风险，大大方便了机器人的运输。
一个实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的机器人运输安全评估方法的步骤。本发明实施例提供的计算机可读存储介质，通过存储的计算机程序，使处理器执行存储的计算机程序时，能够获取机器人运输前在运输工具上的打包姿态，然后调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至打包姿态；最后采用机器人模型和支撑面模型模拟机器人在运输工具上的运输过程，以判断机器人在运输工具上是否存在运输风险。本申请方案通过在仿真软件构建机器人模型和支撑面模型，以模拟机器人在运输工具上的运输过程，进而通过模拟判断是否存在运输风险，能够不进行振动测试就得到运输风险，大大方便了机器人的运输。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块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，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种机器人运输安全评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述机器人运输前在运输工具上的打包姿态；
调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至所述打包姿态，所述机器人模型和支持面模型为预先在仿真软件内根据所述机器人以及运输工具构建；
采用所述机器人模型和支撑面模型模拟所述机器人在所述运输工具中的运输过程，以判断所述机器人在所述运输工具上是否存在运输风险。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将调整好的机器人模型和支撑面模型输入到hypermesh中；
划分有限元网格并在所述机器人模型底座底面和所述支撑面上部面建立接触对。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述采用所述机器人模型和支撑面模型模拟所述机器人在所述运输工具中的运输过程，包括：
获取振动参数以根据所述振动参数对所述机器人模型进行随机振动；
获取随机振动过程中所述机器人模型与支撑面模型间的接触力；
根据所述接触力判断判断所述机器人在所述运输工具上是否存在运输风险。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述获取振动参数包括：
获取所述运输工具在运输过程中可能的行驶参数范围，所述行驶参数包括速度和加速度；
根据所述行驶参数范围确定所述振动参数的范围，以便对所述机器人模型在振动参数范围内进行随机振动。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述根据所述振动参数对所述机器人模型进行随机振动，包括：
根据所述振动参数得到对所述支撑面模型施加的载荷；
对所述支撑面模型施加所述载荷，以使对所述机器人模型进行随机振动。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述根据所述接触力判断所述机器人在所述运输工具上是否存在运输风险，包括：
若所述接触力一直大于预设值，则判断所述机器人在所述运输工具上不存在运输风险；
若所述接触力不一直大于预设值，则判断所述机器人在所述运输工具上存在运输风险。
7.一种机器人运输安全评估装置，其特征在于，包括：
姿态获取模块，用于获取所述机器人运输前在运输工具上的打包姿态；
姿态调整模块，用于调整机器人模型在支撑面模型上的姿态至所述打包姿态，所述机器人模型和支持面模型为预先在仿真软件内根据所述机器人以及运输工具构建；
运输模拟模块，用于采用所述机器人模型和支撑面模型模拟所述机器人在所述运输工具中的运输过程，以判断所述机器人在所述运输工具上是否存在运输风险。
8.一种机器人运输安全评估系统，其特征在于：包括如权利要求7所述的装置。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储有所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器被配置为用于执行权利要求1至6中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220128 |
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