CN115580624A - 基于5g网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于数据处理技术领域，涉及一种基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，基于5G网络环境实现，包括：通过监控摄像头对机器人进行数据信息采集，数据信息包括机器人拍摄画面以及机器人本身运行状态信息；数据信息输送至信息采集模块，由信息采集模块通过5G网络将视频推送到云端服务器；5G网络采用5G网关实现网络互连，提高了数据传输速度以及运维时效性；由云端服务器进行数据处理后进行备份并传输至终端；数据展示平台通过云端服务器获得数据信息，实现机器人信息的实时展示和监控。本发明能够对机器人运行状态进行很好的可视化监测，实现对机器人低时延调试和控制，具有较较高的数据传输速率和数据安全性能。

Description

基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法
技术领域
本发明属于数据处理技术领域，涉及一种基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法。
背景技术
工业机器人得到广泛应用，如何对机器人进行信息采集和有效控制是是机器人作业的关键。如中国专利CN110910297A公开了一种基于行为模拟机器人的信息采集系统，包括信息采集模块、信息分析分类模块和信息储存模块，信息采集模块用于对行为模拟机器人的各项数据进行采集；信息分析分类模块用于对信息采集模块采集的机器人各项数据进行分析，并进行分类；信息储存模块用于对分析分类后的机器人各项数据进行储存。该行为模拟机器人的信息采集系统再对行为模拟机器人的各项信息进行采集的过程中可以对一些对比出采集信息中的差异，并对错误的信息进行修正，从而保证了采集后分析储存信息的准确性，该系统对行为模拟机器人采集的信息进行储存时可以进行分类储存，方便后期数据的调取。为进一步提高数据传输速率和数据安全性能，有必要设计一种基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，寻求设计一种基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，具有较较高的数据传输速率和数据安全性能。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，基于5G网络环境实现，包括以下步骤：
S101：通过监控摄像头对机器人进行数据信息采集，数据信息包括机器人拍摄画面以及机器人本身运行状态信息等；
S102：数据信息输送至信息采集模块，由信息采集模块通过5G网络将视频推送到云端服务器；所述5G网络采用5G网关实现网络互连，提高了数据传输速度以及运维时效性；
S103：由云端服务器进行数据处理后进行备份并传输至终端；
S104：数据展示平台通过云端服务器获得数据信息，实现机器人信息的实时展示和监控；
所述5G网关包括现场工业网关和服务器端工业网关，现场工业网关和服务器端工业网关均与5G通讯基站无线连接；现场工业网关与通讯模块连接，服务器端工业网关与云端服务器连接。本发明采用5G专网和闭环数据采集环境，提高了数据安全性。
进一步的，所述机器人的数据信息包括机器人参数、工作质量、完成订单情况、故障类型及维修情况等；所述机器人参数包括：设备历史记录、统计信息、机器人运行状态、马达电流以及各轴的关节位移值和变换值。机器人相关参数不仅包含机器人本身的情况，还包括其作业情况，更加全面的采集现场设备数据信息。
进一步的，所述机器人上安装有GPS定位器，用于定位该机器人所在位置。
进一步的，所述云端服务器进行数据处理后，同时输送至信息管理和调度平台，由信息管理和调度平台做进一步数据处理，形成技术中心数据和维修中心数据，然后再传送回云端服务器，以对技术中心数据和维修中心数据进行实时展示。
进一步的，所述技术中心数据和维修中心数据建立信息映射关系，包括：
获取所述机器人GPS定位信息以及维修站点信息；
基于上述信息，建立多维度匹配模型，形成多维度数据信息；
基于多路径分配模型，选择最优维修方案。
进一步的，所述多维度匹配模型，至少包括两个维度数据信息，即维修站点地理位置和维修站点维修类型；包括：
L1：智能匹配待维修机器人对象和目标维修站点；
具体而言，提供多条匹配路径：
待维修机器人所在位置
Figure 771883DEST_PATH_IMAGE001
与目标维修站点地理位置之间存在
Figure 474128DEST_PATH_IMAGE002
条匹配路径，待维修机器人选择路径
Figure 928243DEST_PATH_IMAGE003
的匹配度为
Figure 503581DEST_PATH_IMAGE004
；
待维修机器人所在位置
Figure 777568DEST_PATH_IMAGE005
与目标维修站点的维修类型之间存在
Figure 96554DEST_PATH_IMAGE006
条匹配路径，待维修机器人选择路径
Figure 405175DEST_PATH_IMAGE007
的匹配度为
Figure 338365DEST_PATH_IMAGE008
；
L2：首先考虑
Figure 896385DEST_PATH_IMAGE009
的值，筛选出满足设定条件的
Figure 956745DEST_PATH_IMAGE010
以及对应的目标维修站点；然后分别计算出筛选出的维修站点地理位置与待维修机器人所在位置
Figure 916611DEST_PATH_IMAGE005
的匹配度，选择匹配度高的维修站点；
L3：将匹配的路径、采用该路径所使用的时间、以及匹配度等数据信息上传至云端服务器，并通过数据展示平台实时展示。
进一步的，所述匹配度
Figure 771434DEST_PATH_IMAGE011
的计算公式为：
Figure 82330DEST_PATH_IMAGE012
；
其中，
Figure 946381DEST_PATH_IMAGE013
为采用路径
Figure 950633DEST_PATH_IMAGE014
所使用的时间，
Figure 304254DEST_PATH_IMAGE015
；
Figure 774550DEST_PATH_IMAGE016
为参数，
Figure 239029DEST_PATH_IMAGE017
。
进一步的，所述匹配度
Figure 111170DEST_PATH_IMAGE018
的计算公式为：
Figure 573376DEST_PATH_IMAGE019
；
其中，
Figure 593284DEST_PATH_IMAGE020
为采用路径
Figure 782826DEST_PATH_IMAGE021
所使用的时间，
Figure 571791DEST_PATH_IMAGE022
；
Figure 204897DEST_PATH_IMAGE023
为参数，
Figure 649785DEST_PATH_IMAGE024
。
上述方案通过多维度分析，实现了专业化就近分配，既能够实现短时间内分配维修人员，又能够针对故障类型分配专业人员进行专业化维修。
进一步的，所述数据展示平台基于多维度匹配模型进行实时显示，包括：
M1：对多维度数据信息进行查询、解析；
M2：对其敏感度进行等级划分；
M3：进行格式转换，形成可视化数据展示，等级越高越优先显示。
进一步的，本发明提供一种用于实现所述方法的系统，包括监控摄像头、信息采集模块、终端、云端服务器、机器人、物联网平台和数据展示平台；所述监控摄像头与信息采集模块连接，信息采集模块通过5G网络与云端服务器连接，云端服务器与终端连接；所述机器人与物联网平台连接，物联网平台和云端服务器与数据展示平台连接。
本发明与现有技术相比，具备以下有益效果：
本发明基于物联网平台，利用5G 远程视频传输，能够对机器人运行状态进行很好的可视化监测；基于物联网平台，将机器人海量状态信息进行云端采集，有效监控机器人的具体参数，实现对机器人状态的分析和未来故障的预测；实现对机器人的低时延调试和控制。本发明能够适用于工业机器人、协作机器人、AGV搬运机器人等，适用范围广，具有广泛的应用前景。
本发明实现了机器人数据实时远程监控，基于多路径分配模型，对机器人存在的故障进行有效地监测和调度维修，选择最优维修方案，大大节约了时间成本。
附图说明
图1为本发明基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法流程图；
图2为本发明多维度匹配模型建立方法流程图；
图3为本发明数据展示平台基于多维度匹配模型进行实时显示流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
如图1所示，本实施例涉及的基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，基于5G网络环境实现，具体包括以下步骤：
S101：通过监控摄像头对机器人进行数据信息采集，数据信息包括机器人拍摄画面以及机器人本身运行状态信息等；
具体而言，所述机器人的数据信息包括机器人参数、工作质量、完成订单情况、故障类型及维修情况等；所述机器人参数包括：设备历史记录、统计信息、机器人运行状态、马达电流以及各轴的关节位移值和变换值。机器人相关参数不仅包含机器人本身的情况，还包括其作业情况，更加全面的采集现场设备数据信息；
S102：数据信息输送至信息采集模块，由信息采集模块通过5G网络将视频推送到云端服务器；
S103：由云端服务器进行数据处理后进行备份并传输至终端；
S104：数据展示平台通过云端服务器获得数据信息，实现机器人信息的实时展示和监控。
本发明所述方法采用5G网关实现网络互连，提高了数据传输速度以及运维时效性。
所述5G网关包括现场工业网关和服务器端工业网关，现场工业网关和服务器端工业网关均与5G通讯基站无线连接；现场工业网关与通讯模块连接，服务器端工业网关与云端服务器连接。本发明采用5G专网和闭环数据采集环境，提高了数据安全性。
所述云端服务器进行数据处理后，同时输送至信息管理和调度平台，由信息管理和调度平台做进一步数据处理，形成技术中心数据和维修中心数据，然后再传送回云端服务器，以对技术中心数据和维修中心数据进行实时展示。
具体而言，在所述机器人上安装有GPS定位器，用于定位该机器人所在位置；所述技术中心数据和维修中心数据建立信息映射关系，包括：
获取所述机器人GPS定位信息以及维修站点信息；
基于上述信息，建立多维度匹配模型，形成多维度数据信息；
基于多路径分配模型，选择最优维修方案。
如图2所示，所述多维度匹配模型，至少包括两个维度数据信息，即维修站点地理位置和维修站点维修类型；包括：
L1：智能匹配待维修机器人对象和目标维修站点；
具体而言，提供多条匹配路径：
待维修机器人所在位置
Figure 456067DEST_PATH_IMAGE025
与目标维修站点地理位置之间存在
Figure 302800DEST_PATH_IMAGE026
条匹配路径，待维修机器人选择路径
Figure 903546DEST_PATH_IMAGE027
的匹配度为
Figure 84997DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 632653DEST_PATH_IMAGE029
；
其中，
Figure 396210DEST_PATH_IMAGE030
为采用路径
Figure 105540DEST_PATH_IMAGE031
所使用的时间，
Figure 587337DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure 673105DEST_PATH_IMAGE033
为参数，
Figure 743698DEST_PATH_IMAGE034
；
待维修机器人所在位置
Figure 951825DEST_PATH_IMAGE035
与目标维修站点的维修类型之间存在
Figure 593022DEST_PATH_IMAGE036
条匹配路径，待维修机器人选择路径
Figure 279218DEST_PATH_IMAGE037
的匹配度为
Figure 955050DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure 68500DEST_PATH_IMAGE039
；
其中，
Figure 462572DEST_PATH_IMAGE040
为采用路径
Figure 159918DEST_PATH_IMAGE041
所使用的时间，
Figure 752573DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure 505766DEST_PATH_IMAGE043
为参数，
Figure 121555DEST_PATH_IMAGE044
；
L2：首先考虑
Figure 149554DEST_PATH_IMAGE045
的值，筛选出满足设定条件的
Figure 534398DEST_PATH_IMAGE046
以及对应的目标维修站点；然后分别计算出筛选出的维修站点地理位置与待维修机器人所在位置
Figure 255230DEST_PATH_IMAGE047
的匹配度，选择匹配度高的维修站点；
L3：将匹配的路径、采用该路径所使用的时间、以及匹配度等数据信息上传至云端服务器，并通过数据展示平台实时展示。
上述方案通过多维度分析，实现了专业化就近分配，既能够实现短时间内分配维修人员，又能够针对故障类型分配专业人员进行专业化维修。
如图3所示，所述数据展示平台基于多维度匹配模型进行实时显示，包括：
M1：对多维度数据信息进行查询、解析；
M2：对其敏感度进行等级划分；所述敏感度基于数据查询率，查询率越高，代表该数据信息敏感度越高。
M3：进行格式转换，形成可视化数据展示，等级越高越优先显示。
实施例2：
本实施例提供一种用于实现如实施例1所述方法的系统，包括监控摄像头、信息采集模块、终端、云端服务器、机器人、物联网平台和数据展示平台。
所述监控摄像头与信息采集模块连接，信息采集模块通过5G网络与云端服务器连接，云端服务器与终端连接；所述机器人与物联网平台连接，物联网平台和云端服务器与数据展示平台连接。
所述监控摄像头采用三路监控摄像头视频传输机制，对机器人的视频进行采集，能够观测机器人的各个角度的状态。
所述云端服务器还与信息管理和调度平台连接；所述信息管理和调度平台用于进一步数据处理，形成技术中心数据和维修中心数据。
本实施例所述系统通过与机器人控制接口接通，实现了机器人状态信息的实时采集以及利用云化控制平台实现对机器人的远程控制。
本实施例涉及的数据展示平台包括机器人基本信息展示界面、机器人切换界面、设备历史状态展示界面、视频展示界面和机器人参数展示界面；机器人基本信息展示界面包括：机器人的版本信息，机器人的运行状态，机器人程序运行状态，机器人的在线状态，机器人当前的精度，机器人当前的TCP速度。设备历史状态展示界面展示后端发来的数字+字母+英文的代码以此表示设备的历史状态。本实施例涉及的机器人参数展示界面显示：机器人的统计信息：开机时长，伺服时长，马达次数伺服次数，紧急停止次数；机器人的运行状态：是否运行，是否自动，是否出错，马达是否上电；机器人的参数展示：机器人的马达电流，六轴关节位移值和变换值。
本发明基于5G实现机器人的数据采集和可视化展示，具有时效性、追溯性、及时性和稳定性等优点，能够适用于工业机器人、协作机器人、AGV搬运机器人等，如四轴机器人或六轴机器人等。

Claims (10)

1.基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，其特征在于：基于5G网络环境实现，具体包括以下步骤：
S101：通过监控摄像头对机器人进行数据信息采集，数据信息包括机器人拍摄画面以及机器人本身运行状态信息；
S102：数据信息输送至信息采集模块，由信息采集模块通过5G网络将视频推送到云端服务器；所述5G网络采用5G网关实现网络互连；
S103：由云端服务器进行数据处理后进行备份并传输至终端；
S104：数据展示平台通过云端服务器获得数据信息，实现机器人信息的实时展示和监控；
所述5G网关包括现场工业网关和服务器端工业网关，现场工业网关和服务器端工业网关均与5G通讯基站无线连接；现场工业网关与通讯模块连接，服务器端工业网关与云端服务器连接。
2.根据权利要求1所述的基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，其特征在于：所述机器人的数据信息包括机器人参数、工作质量、完成订单情况、故障类型及维修情况；所述机器人参数包括：设备历史记录、统计信息、机器人运行状态、马达电流以及各轴的关节位移值和变换值。
3.根据权利要求1所述的基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，其特征在于：所述机器人上安装有GPS定位器。
4.根据权利要求1所述的基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，其特征在于：所述云端服务器进行数据处理后，同时输送至信息管理和调度平台，由信息管理和调度平台做进一步数据处理，形成技术中心数据和维修中心数据，然后再传送回云端服务器。
5.根据权利要求4所述的基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，其特征在于：所述技术中心数据和维修中心数据建立信息映射关系，包括：
获取机器人GPS定位信息以及维修站点信息；
基于上述信息，建立多维度匹配模型，形成多维度数据信息；
基于多路径分配模型，选择最优维修方案。
6.根据权利要求5所述的基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，其特征在于：所述多维度匹配模型，至少包括两个维度数据信息，即维修站点地理位置和维修站点维修类型；包括：
L1：智能匹配待维修机器人对象和目标维修站点；
具体而言，提供多条匹配路径：
待维修机器人所在位置
Figure 993523DEST_PATH_IMAGE001
与目标维修站点地理位置之间存在
Figure 762896DEST_PATH_IMAGE002
条匹配路径，待维修机器人选择路径
Figure 267827DEST_PATH_IMAGE003
的匹配度为
Figure 159559DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 15520DEST_PATH_IMAGE005
；
待维修机器人所在位置
Figure 840781DEST_PATH_IMAGE006
与目标维修站点的维修类型之间存在
Figure 200218DEST_PATH_IMAGE007
条匹配路径，待维修机器人选择路径
Figure 466114DEST_PATH_IMAGE008
的匹配度为
Figure 340530DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 717284DEST_PATH_IMAGE010
；
L2：首先考虑
Figure 993545DEST_PATH_IMAGE009
的值，筛选出满足设定条件的
Figure 414031DEST_PATH_IMAGE009
以及对应的目标维修站点；然后分别计算出筛选出的维修站点地理位置与待维修机器人所在位置
Figure 775742DEST_PATH_IMAGE011
的匹配度，选择匹配度高的维修站点；
L3：将匹配的路径、采用该路径所使用的时间、以及匹配度的数据信息上传至云端服务器，并通过数据展示平台实时展示。
7.根据权利要求6所述的基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，其特征在于：所述匹配度
Figure 690608DEST_PATH_IMAGE012
的计算公式为：
Figure 24638DEST_PATH_IMAGE013
；
其中，
Figure 632336DEST_PATH_IMAGE014
为采用路径
Figure 481344DEST_PATH_IMAGE015
所使用的时间，
Figure 183589DEST_PATH_IMAGE016
；
Figure 434442DEST_PATH_IMAGE017
为参数，
Figure 947463DEST_PATH_IMAGE018
。
8.根据权利要求6所述的基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，其特征在于：所述匹配度
Figure 487029DEST_PATH_IMAGE019
的计算公式为：
Figure 806015DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 849057DEST_PATH_IMAGE021
为采用路径
Figure 595296DEST_PATH_IMAGE022
所使用的时间，
Figure 605846DEST_PATH_IMAGE023
；
Figure 666206DEST_PATH_IMAGE024
为参数，
Figure 626072DEST_PATH_IMAGE025
。
9.根据权利要求5所述的基于5G网络对机器人动态信息采集和可视化展示方法，其特征在于：所述数据展示平台基于多维度匹配模型进行实时显示，包括：
M1：对多维度数据信息进行查询、解析；
M2：对其敏感度进行等级划分；
M3：进行格式转换，形成可视化数据展示，等级越高越优先显示。
10.一种用于实现如权利要求1-9任一项所述方法的系统，其特征在于：包括监控摄像头、信息采集模块、终端、云端服务器、机器人、物联网平台和数据展示平台；所述监控摄像头与信息采集模块连接，信息采集模块通过5G网络与云端服务器连接，云端服务器与终端连接；所述机器人与物联网平台连接，物联网平台和云端服务器与数据展示平台连接。
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