CN114918927A - 一种工业数字孪生的仿真运维系统及方法 - Google Patents

一种工业数字孪生的仿真运维系统及方法 Download PDF

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CN114918927A
CN114918927A CN202210862364.5A CN202210862364A CN114918927A CN 114918927 A CN114918927 A CN 114918927A CN 202210862364 A CN202210862364 A CN 202210862364A CN 114918927 A CN114918927 A CN 114918927A
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China
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manipulator
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controlling
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吴家乐
孙晓晴
肖运文
吴光明
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Nanjing Liye Intelligent Technology Co ltd
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • B25J9/1605—Simulation of manipulator lay-out, design, modelling of manipulator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
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    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P90/80—Management or planning

Abstract

本发明公开了一种工业数字孪生的仿真运维系统及方法，包括：仿真运维控制模块、工作数据采集模块、数据管理中心、工作数据分析模块和设备调试模块，通过仿真运维控制模块对机械手抓取物料的流程进行仿真运维控制，通过工作数据采集模块采集物料抓取工作数据，通过数据管理中心存储并管理采集到的全部数据，通过工作数据分析模块预测控制机械手开始转动的时间，并控制机械手转动，通过设备调试模块在机械手故障导致物料掉落时，对与故障机械手相邻的机械手进行调试，并控制抓取掉落物料，实现了企业的智能化和数字化转型，消除了仿真与实际的差异，减少了因物料掉落导致运输中断的现象，同时提高了掉落物料的抓取效率。

Description

一种工业数字孪生的仿真运维系统及方法
技术领域
本发明涉及仿真运维技术领域，具体为一种工业数字孪生的仿真运维系统及方法。
背景技术
数字孪生将现有或将有的物理实体对象的数字模型，通过实测、仿真和数据分析来实时感知、诊断、预测物理实体对象的状态，通过优化和指令来调控物理实体对象的行为，随着数字孪生、虚拟互联等各种针对智能制造概念的兴起，使用工业数字孪生技术进行机器人的在线运维满足了企业对于制造、物流仿真、虚拟调试等的需求，进一步实现了企业的智能化和数字化转型；
然而，现有的仿真运维方式仍然存在一些问题：首先，对于自动化系统的仿真，分析的重点往往是控制系统的性能，单独为仿真编写的控制程序很难保证与现实中的系统完全一致，并且难以量化评估逻辑方面的差异对仿真结果的影响，使得仿真的参考价值受限，并带来巨大的工作量；其次，软件开发环境下测试方式比较单一，不便于实现相关的生产设备，难以深入分析控制系统与生产线其它部分联动的效果；最后，现有技术中往往需要等到物料输送到机械手抓取位置时停止输送物料，才开始启动机械手，控制机械手进行水平转动和升降运动以抓取物料，无法提高机械手的工作效率。
所以，人们需要一种工业数字孪生的仿真运维系统及方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业数字孪生的仿真运维系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种工业数字孪生的仿真运维系统，所述系统包括：仿真运维控制模块、工作数据采集模块、数据管理中心、工作数据分析模块和设备调试模块；
通过所述仿真运维控制模块对机械手抓取物料的流程进行仿真运维控制；
通过所述工作数据采集模块采集物料抓取工作数据；
通过所述数据管理中心存储并管理采集到的全部数据；
通过所述工作数据分析模块预测控制机械手开始转动的时间，并控制机械手转动；
通过所述设备调试模块在机械手故障导致物料掉落时，对与故障机械手相邻的机械手进行调试，并控制抓取掉落物料；
所述仿真运维控制模块的输出端与所述工作数据采集模块的输入端连接，所述工作数据采集模块的输出端与所述数据管理中心的输入端连接，所述数据管理中心的输出端与所述工作数据分析模块的输入端连接，所述工作数据分析模块的输出端与所述设备调试模块的输入端连接。
进一步的，所述仿真运维控制模块包括仿真模型建立单元、PLC实时通讯单元和设备控制单元，所述仿真模型建立单元的输出端与所述PLC实时通讯单元的输入端连接，所述PLC实时通讯单元的输出端与所述设备动作控制单元的输入端连接，所述仿真模型建立单元用于对机械手抓取物料过程进行仿真：建立数字孪生模型，模拟机械手抓取物料的流程；所述PLC实时通讯单元用于通过PLC实时采集机械手参数，并发送反馈信号至仿真软件；所述设备控制单元用于通过仿真软件采集PLC反馈信号，控制虚拟机械手进行抓取物料操作，通过真实的控制系统直接驱动仿真模型，实现了信息交互联动，消除了仿真与实际的差异，使得仿真结果更加准确可信，同时避免了在仿真过程中无意义地建模控制系统，减少了仿真的成本，解决了现有技术中单独为仿真编写的控制程度难以保证与现实中的系统完全一致的问题。
进一步的，所述工作数据采集模块包括运输数据采集单元和运行数据采集单元，所述运输数据采集单元和运行数据采集单元的输入端和所述仿真模型建立单元的输出端连接，所述运输数据采集单元和运行数据采集单元的输出端和所述数据管理中心的输入端连接，所述运输数据采集单元用于采集物料运输平台上的物料输送数据；所述运行数据采集单元用于在物料开始输送时，采集机械手的抓手与机械手旋转中心的相对位置数据，将采集到的所有数据传输到所述数据管理中心中。
进一步的，所述工作数据分析模块包括转动时间预测单元和转动参数调整单元，所述转动时间预测单元的输入端和所述数据管理中心的输出端连接，所述转动时间预测单元的输出端与所述转动参数调整单元的输入端连接，所述转动时间预测单元用于分析物料运输到机械手抓取位置的时长、以及机械手的抓手移动到抓取位置需要的时长，预测控制机械手开始转动的时间；所述转动参数调整单元用于输入转动角度参数，在预测的时间控制机械手转动。
进一步的，所述设备调试模块包括掉落轨迹分析单元、降落位置预测单元和设备参数调整单元，所述掉落轨迹分析单元的输入端与所述数据管理中心的输出端连接，所述降落位置预测单元的输入端与所述掉落轨迹分析单元的输出端连接，所述设备参数调整单元的输入端与所述降落位置预测单元的输出端连接，所述掉落轨迹分析单元用于在机械手抓取到物料后，出现物料掉落情况时，发送警报信号，并分析物料掉落轨迹数据；所述降落位置预测单元用于对物料脱落轨迹进行拟合，并预测物料掉落在物料运输平台上的位置到下一个机械手抓取位置的距离，所述下一个机械手指的是在物料运输方向与故障的机械手相邻的机械手；所述设备参数调整单元用于根据预测的物料掉落距离数据分析下一个机械手开始转动的时间，在分析出的时间控制下一个机械手开始转动并抓取掉落物料。
一种工业数字孪生的仿真运维方法，包括以下步骤：
Z01：对机械手抓取物料的流程进行仿真运维控制；
Z02：采集机械手工作数据和物料输送数据；
Z03：预测控制机械手开始水平转动的时间，在预测的时间启动机械手开始工作；
Z04：对机械手工作过程进行实时监测，在监测到抓取的物料掉落时发送警报信号；
Z05：预测物料掉落时，与故障机械手相邻的机械手的最佳启动时间，对相邻的机械手进行调试并控制抓取掉落物料。
进一步的，在步骤Z01中：通过数字孪生技术对机械手抓取物料流程建立仿真模型，通过PLC实时采集现实中的机械手参数，并将采集到的机械手参数反馈到仿真软件中，通过仿真软件接收PLC反馈的数据，根据反馈数据控制虚拟机械手模拟抓取物料；
在步骤Z02中：采集到物料运输平台上的物料输送速度为u，当前物料到机械手抓取位置的距离为d，物料高度为H，物料开始输送的时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，采集到当前机械手的抓手到物料运输平台的垂直距离为h，机械手水平转动角速度为
Figure 476097DEST_PATH_IMAGE002
，抓手升降速度为V，采集到抓手需要水平转动
Figure DEST_PATH_IMAGE003
与机械手抓取位置垂直；
在步骤Z03中：预测控制机械手开始水平转动的时间：根据下列公式预测控制机械手开始水平转动的时间T：
Figure 549489DEST_PATH_IMAGE004
；
在预测的控制机械手开始水平转动的时间T启动机械手开始工作：控制机械手水平转动后进行升降运动直至到达物料抓取位置，控制机械手抓取物料，通过对物料运输数据和机械手工作数据进行分析，预测控制机械手开始启动工作的时间，目的在于选择合适的机械手启动时间，无需等到物料到固定位置后再转动、升降机械手，有利于提高机械手抓取物料工作的效率。
进一步的，在步骤Z04中：对机械手抓取物料的过程进行实时监测，若在机械手抓取到物料并转移物料过程中，出现物料掉落情况，发送警报信号，由于机械手存在因故障导致抓取的物料掉落的问题，实时监测物料抓取过程，有利于及时发现物料掉落而发送警报信号；
在步骤Z05中：若物料掉落时机械手的抓手在物料运输平台正上方，预测物料会掉落到物料运输平台上：在预测物料会掉落到物料运输平台上的情况下，将物料掉落轨迹拟合为抛物线：获取到货物掉落时，机械手抓手到物料运输平台的垂直距离为L，机械手的水平转动线速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，获取到相邻两个机械手抓取位置间的距离为B，根据下列公式预测货物掉落位置到与故障的机械手相邻的机械手抓取物料位置的距离A：
Figure 787703DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，g表示重量加速度，所述与故障的机械手相邻的机械手指的是在物料运输方向上与故障的机械手相邻的机械手，物料可能会掉落到运输平台上，由于运输线上的机械手不止一个，当预测物料会掉落到平台上时，无需中断输送，通过分析物料掉落轨迹，在物料掉落时且机械手正在水平转动时，存在水平方向的初速度，将物料掉落轨迹拟合为抛物线最符合实际情况，根据抛物线预测物料掉落在运输平台上的位置，有利于提高预测结果的真实性和准确性。
进一步的，采集到物料掉落后物料运输平台上的物料输送速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
， 掉落物料高度为K，物料掉落时间为t，采集到与故障的机械手相邻的机械手的抓手到物料运输平台的垂直距离为
Figure 27054DEST_PATH_IMAGE008
，与故障机械手相邻的机械手的水平转动角速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，抓手升降速度为G，采集到抓手需要水平转动
Figure 59733DEST_PATH_IMAGE010
与物料抓取位置垂直，根据下列公式预测物料掉落时，与故障机械手相邻的机械手的最佳启动时间
Figure DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 883070DEST_PATH_IMAGE012
；
在时间
Figure 190554DEST_PATH_IMAGE011
启动与故障机械手相邻的机械手开始工作，并对与故障机械手相邻的机械手进行调试，控制机械手抓取掉落物料，根据与故障机械手相邻的机械手工作参数和物料掉落时的平台输送数据，结合预测的物料掉落位置与相邻机械手的距离数据，预测与故障机械手相邻的机械手的最佳启动时间，有利于减少因物料掉落导致运输中断的现象，同时提高了掉落物料的抓取效率。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明通过工业数字孪生技术对机械手抓取物料流程进行仿真，模拟对应流程，满足了企业对于制造、物流仿真、虚拟调试等的需求，进一步实现了企业的智能化和数字化转型；通过真实的控制系统直接驱动仿真模型，实现了信息交互联动，消除了仿真与实际的差异，使得仿真结果更加准确可信，同时避免了在仿真过程中无意义地建模控制系统，减少了仿真的成本，解决了现有技术中单独为仿真编写的控制程度难以保证与现实中的系统完全一致的问题；通过预测机械手开始水平转动的时间，在对应时间控制机械手启动，在物料到达固定位置后对物料进行抓取，在物料输送同时启动机械手，提高了物料抓取的效率；通过实时监测机械手故障情况，发送警报信号，便于及时发现物料掉落情况；在物料可能会掉落到运输平台上时，通过分析处理掉落轨迹数据，预测与故障机械手相邻的机械手的最佳启动时间，减少了因物料掉落导致运输中断的现象，同时提高了掉落物料的抓取效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种工业数字孪生的仿真运维系统的结构图；
图2是本发明一种工业数字孪生的仿真运维方法的步骤图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合图1-图2和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供了一种工业数字孪生的仿真运维系统，其特征在于：系统包括：仿真运维控制模块、工作数据采集模块、数据管理中心、工作数据分析模块和设备调试模块；
通过仿真运维控制模块对机械手抓取物料的流程进行仿真运维控制；
通过工作数据采集模块采集物料抓取工作数据；
通过数据管理中心存储并管理采集到的全部数据；
通过工作数据分析模块预测控制机械手开始转动的时间，并控制机械手转动；
通过设备调试模块在机械手故障导致物料掉落时，对与故障机械手相邻的机械手进行调试，并控制抓取掉落物料。
仿真运维控制模块包括仿真模型建立单元、PLC实时通讯单元和设备控制单元，仿真模型建立单元用于对机械手抓取物料过程进行仿真：建立数字孪生模型，模拟机械手抓取物料的流程； PLC实时通讯单元用于通过PLC实时采集机械手参数，并发送反馈信号至仿真软件；设备控制单元用于通过仿真软件采集PLC反馈信号，控制虚拟机械手进行抓取物料操作，通过真实的控制系统直接驱动仿真模型，实现了信息交互联动，消除了仿真与实际的差异。
工作数据采集模块包括运输数据采集单元和运行数据采集单元，运输数据采集单元用于采集物料运输平台上的物料输送数据；运行数据采集单元用于在物料开始输送时，采集机械手的抓手与机械手旋转中心的相对位置数据，将采集到的所有数据传输到数据管理中心中。
工作数据分析模块包括转动时间预测单元和转动参数调整单元，转动时间预测单元用于分析物料运输到机械手抓取位置的时长、以及机械手的抓手移动到抓取位置需要的时长，预测控制机械手开始转动的时间；转动参数调整单元用于输入转动角度参数，在预测的时间控制机械手转动。
设备调试模块包括掉落轨迹分析单元、降落位置预测单元和设备参数调整单元，掉落轨迹分析单元用于在机械手抓取到物料后，出现物料掉落情况时，发送警报信号，并分析物料掉落轨迹数据；降落位置预测单元用于对物料脱落轨迹进行拟合，并预测物料掉落在物料运输平台上的位置到下一个机械手抓取位置的距离，下一个机械手指的是在物料运输方向与故障的机械手相邻的机械手；设备参数调整单元用于根据预测的物料掉落距离数据分析下一个机械手开始转动的时间，在分析出的时间控制下一个机械手开始转动并抓取掉落物料。
实施例二：
如图2所示，本实施例提供了一种工业数字孪生的仿真运维方法，包括以下步骤：
Z01：对机械手抓取物料的流程进行仿真运维控制；
Z02：采集机械手工作数据和物料输送数据；
Z03：预测控制机械手开始水平转动的时间，在预测的时间启动机械手开始工作；
Z04：对机械手工作过程进行实时监测，在监测到抓取的物料掉落时发送警报信号；
Z05：预测物料掉落时，与故障机械手相邻的机械手的最佳启动时间，对相邻的机械手进行调试并控制抓取掉落物料。
在步骤Z01中：通过数字孪生技术对机械手抓取物料流程建立仿真模型，通过PLC实时采集现实中的机械手参数，并将采集到的机械手参数反馈到仿真软件中，通过仿真软件接收PLC反馈的数据，根据反馈数据控制虚拟机械手模拟抓取物料；
在步骤Z02中：采集到物料运输平台上的物料输送速度为u，当前物料到机械手抓取位置的距离为d，物料高度为H，物料开始输送的时间为
Figure 549992DEST_PATH_IMAGE001
，采集到当前机械手的抓手到物料运输平台的垂直距离为h，机械手水平转动角速度为
Figure 815888DEST_PATH_IMAGE002
，抓手升降速度为V，采集到抓手需要水平转动
Figure 627986DEST_PATH_IMAGE003
与机械手抓取位置垂直；
在步骤Z03中：预测控制机械手开始水平转动的时间：根据下列公式预测控制机械手开始水平转动的时间T：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；
在预测的控制机械手开始水平转动的时间T启动机械手开始工作：控制机械手水平转动后进行升降运动直至到达物料抓取位置，控制机械手抓取物料，提高了机械手抓取物料工作的效率。
例如：通过数字孪生技术对机械手抓取物料流程建立仿真模型，通过PLC实时采集现实中的机械手参数，并将采集到的机械手参数反馈到仿真软件中，通过仿真软件接收PLC反馈的数据，根据反馈数据控制虚拟机械手模拟抓取物料，采集到物料运输平台上的物料输送速度为u=2，单位为：米/秒，当前物料到机械手抓取位置的距离为d=20米，物料自身高度为H=0.3米，物料开始输送的时间为
Figure 258204DEST_PATH_IMAGE014
，采集到当前机械手的抓手到物料运输平台的垂直距离为h=1米，机械手水平转动角速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，单位为：弧度/秒，抓手升降速度为V=0.02，采集到抓手需要水平转动
Figure 940990DEST_PATH_IMAGE016
与机械手抓取位置垂直，预测控制机械手开始水平转动的时间：根据公式
Figure DEST_PATH_IMAGE017
预测控制机械手开始水平转动的时间T：
Figure 581050DEST_PATH_IMAGE001
前27秒，在预测的时间T启动机械手开始工作：控制机械手水平转动后进行升降运动直至到达物料抓取位置，控制机械手抓取物料。
在步骤Z04中：对机械手抓取物料的过程进行实时监测，若在机械手抓取到物料并转移物料过程中，出现物料掉落情况，发送警报信号，减少了机械手工作的失误状况；
在步骤Z05中：若物料掉落时机械手的抓手在物料运输平台正上方，预测物料会掉落到物料运输平台上：在预测物料会掉落到物料运输平台上的情况下，将物料掉落轨迹拟合为抛物线：获取到货物掉落时，机械手抓手到物料运输平台的垂直距离为L，机械手的水平转动线速度为
Figure 880444DEST_PATH_IMAGE005
，获取到相邻两个机械手抓取位置间的距离为B，根据下列公式预测货物掉落位置到与故障的机械手相邻的机械手抓取物料位置的距离A：
Figure 559425DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，g表示重量加速度，与故障的机械手相邻的机械手指的是在物料运输方向上与故障的机械手相邻的机械手，将物料掉落轨迹拟合为抛物线最符合实际情况，根据抛物线预测物料掉落在运输平台上的位置，提高了预测结果的真实性和准确性。
采集到物料掉落后物料运输平台上的物料输送速度为
Figure 627875DEST_PATH_IMAGE007
， 掉落物料高度为K，物料掉落时间为t，采集到与故障的机械手相邻的机械手的抓手到物料运输平台的垂直距离为
Figure 969994DEST_PATH_IMAGE008
，与故障机械手相邻的机械手的水平转动角速度为
Figure 694368DEST_PATH_IMAGE009
，抓手升降速度为
Figure 648811DEST_PATH_IMAGE018
，采集到抓手需要水平转动
Figure 102926DEST_PATH_IMAGE010
与物料抓取位置垂直，根据下列公式预测物料掉落时，与故障机械手相邻的机械手的最佳启动时间
Figure 881526DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
；
在时间
Figure 624354DEST_PATH_IMAGE011
启动与故障机械手相邻的机械手开始工作，并对与故障机械手相邻的机械手进行调试，控制机械手抓取掉落物料，减少了因物料掉落导致运输中断的现象，提高了掉落物料的抓取效率。
例如：监测到物料掉落：在预测物料会掉落到物料运输平台上的情况下，将物料掉落轨迹拟合为抛物线：获取到货物掉落时，机械手抓手到物料运输平台的垂直距离为L=1.5米，机械手的水平转动线速度为
Figure 881023DEST_PATH_IMAGE020
，获取到相邻两个机械手抓取位置间的距离为B=0.5，根据公式
Figure 189645DEST_PATH_IMAGE006
预测货物掉落位置到与故障的机械手相邻的机械手抓取物料位置的距离A≈0.28，采集到物料掉落后物料运输平台上的物料输送速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，掉落物料自身高度为K=0.1米，物料掉落时间为t=7：00，采集到与故障的机械手相邻的机械手的抓手到物料运输平台的垂直距离为
Figure 840944DEST_PATH_IMAGE022
米，与故障机械手相邻的机械手的水平转动角速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，抓手升降速度为G=0.05，采集到抓手需要水平转动
Figure 8751DEST_PATH_IMAGE024
与物料抓取位置垂直，根据公式
Figure 69111DEST_PATH_IMAGE025
预测物料掉落时，与故障机械手相邻的机械手的最佳启动时间
Figure 462265DEST_PATH_IMAGE011
：物体掉落时间t前31.22秒，在时间
Figure 317089DEST_PATH_IMAGE011
启动与故障机械手相邻的机械手开始工作，并对与故障机械手相邻的机械手进行调试，控制机械手抓取掉落物料。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

Claims (9)

1.一种工业数字孪生的仿真运维系统，其特征在于：所述系统包括：仿真运维控制模块、工作数据采集模块、数据管理中心、工作数据分析模块和设备调试模块；
通过所述仿真运维控制模块对机械手抓取物料的流程进行仿真运维控制；
通过所述工作数据采集模块采集物料抓取工作数据；
通过所述数据管理中心存储并管理采集到的全部数据；
通过所述工作数据分析模块预测控制机械手开始转动的时间，并控制机械手转动；
通过所述设备调试模块在机械手故障导致物料掉落时，对与故障机械手相邻的机械手进行调试，并控制抓取掉落物料。
2.根据权利要求1所述的一种工业数字孪生的仿真运维系统，其特征在于：所述仿真运维控制模块包括仿真模型建立单元、PLC实时通讯单元和设备控制单元，所述仿真模型建立单元用于对机械手抓取物料过程进行仿真：建立数字孪生模型，模拟机械手抓取物料的流程；所述PLC实时通讯单元用于通过PLC实时采集机械手参数，并发送反馈信号至仿真软件；所述设备控制单元用于通过仿真软件采集PLC反馈信号，控制虚拟机械手进行抓取物料操作。
3.根据权利要求1所述的一种工业数字孪生的仿真运维系统，其特征在于：所述工作数据采集模块包括运输数据采集单元和运行数据采集单元，所述运输数据采集单元用于采集物料运输平台上的物料输送数据；所述运行数据采集单元用于在物料开始输送时，采集机械手的抓手与机械手旋转中心的相对位置数据，将采集到的所有数据传输到所述数据管理中心中。
4.根据权利要求1所述的一种工业数字孪生的仿真运维系统，其特征在于：所述工作数据分析模块包括转动时间预测单元和转动参数调整单元，所述转动时间预测单元用于分析物料运输到机械手抓取位置的时长、以及机械手的抓手移动到抓取位置需要的时长，预测控制机械手开始转动的时间；所述转动参数调整单元用于输入转动角度参数，在预测的时间控制机械手转动。
5.根据权利要求1所述的一种工业数字孪生的仿真运维系统，其特征在于：所述设备调试模块包括掉落轨迹分析单元、降落位置预测单元和设备参数调整单元，所述掉落轨迹分析单元用于在机械手抓取到物料后，出现物料掉落情况时，发送警报信号，并分析物料掉落轨迹数据；所述降落位置预测单元用于对物料脱落轨迹进行拟合，并预测物料掉落在物料运输平台上的位置到下一个机械手抓取位置的距离，所述下一个机械手指的是在物料运输方向与故障的机械手相邻的机械手；所述设备参数调整单元用于根据预测的物料掉落距离数据分析下一个机械手开始转动的时间，在分析出的时间控制下一个机械手开始转动并抓取掉落物料。
6.一种工业数字孪生的仿真运维方法，其特征在于：包括以下步骤：
Z01：对机械手抓取物料的流程进行仿真运维控制；
Z02：采集机械手工作数据和物料输送数据；
Z03：预测控制机械手开始水平转动的时间，在预测的时间启动机械手开始工作；
Z04：对机械手工作过程进行实时监测，在监测到抓取的物料掉落时发送警报信号；
Z05：预测物料掉落时，与故障机械手相邻的机械手的最佳启动时间，对相邻的机械手进行调试并控制抓取掉落物料。
7.根据权利要求6所述的一种工业数字孪生的仿真运维方法，其特征在于：在步骤Z01中：通过数字孪生技术对机械手抓取物料流程建立仿真模型，通过PLC实时采集现实中的机械手参数，并将采集到的机械手参数反馈到仿真软件中，通过仿真软件接收PLC反馈的数据，根据反馈数据控制虚拟机械手模拟抓取物料；
在步骤Z02中：采集到物料运输平台上的物料输送速度为u，当前物料到机械手抓取位置的距离为d，物料高度为H，物料开始输送的时间为
Figure 188808DEST_PATH_IMAGE001
，采集到当前机械手的抓手到物料运输平台的垂直距离为h，机械手水平转动角速度为
Figure 334619DEST_PATH_IMAGE002
，抓手升降速度为V，采集到抓手需要水平转动
Figure 241395DEST_PATH_IMAGE003
与机械手抓取位置垂直；
在步骤Z03中：预测控制机械手开始水平转动的时间：根据下列公式预测控制机械手开始水平转动的时间T：
Figure 130853DEST_PATH_IMAGE004
；
在预测的控制机械手开始水平转动的时间T启动机械手开始工作：控制机械手水平转动后进行升降运动直至到达物料抓取位置，控制机械手抓取物料。
8.根据权利要求6所述的一种工业数字孪生的仿真运维方法，其特征在于：在步骤Z04中：对机械手抓取物料的过程进行实时监测，若在机械手抓取到物料并转移物料过程中，出现物料掉落情况，发送警报信号；
在步骤Z05中：若物料掉落时机械手的抓手在物料运输平台正上方，预测物料会掉落到物料运输平台上：在预测物料会掉落到物料运输平台上的情况下，将物料掉落轨迹拟合为抛物线：获取到货物掉落时，机械手抓手到物料运输平台的垂直距离为L，机械手的水平转动线速度为
Figure 308150DEST_PATH_IMAGE005
，获取到相邻两个机械手抓取位置间的距离为B，根据下列公式预测货物掉落位置到与故障的机械手相邻的机械手抓取物料位置的距离A：
Figure 624862DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，g表示重量加速度，所述与故障的机械手相邻的机械手指的是在物料运输方向上与故障的机械手相邻的机械手。
9.根据权利要求8所述的一种工业数字孪生的仿真运维方法，其特征在于：采集到物料掉落后物料运输平台上的物料输送速度为
Figure 18934DEST_PATH_IMAGE007
， 掉落物料高度为K，物料掉落时间为t，采集到与故障的机械手相邻的机械手的抓手到物料运输平台的垂直距离为
Figure 712084DEST_PATH_IMAGE008
，与故障机械手相邻的机械手的水平转动角速度为
Figure 976843DEST_PATH_IMAGE009
，抓手升降速度为G，采集到抓手需要水平转动
Figure 464456DEST_PATH_IMAGE010
与物料抓取位置垂直，根据下列公式预测物料掉落时，与故障机械手相邻的机械手的最佳启动时间
Figure 844360DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 75621DEST_PATH_IMAGE012
；
在时间
Figure 460466DEST_PATH_IMAGE011
启动与故障机械手相邻的机械手开始工作，并对与故障机械手相邻的机械手进行调试，控制机械手抓取掉落物料。
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