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虚拟数字机器人仿真测试验证平台 (数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制)

发布时间:2022-09-05 13:50   浏览次数:528次   作者:管理员

虚拟数字机器人仿真测试验证平台

(数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制)


一、VR平台特点

Ø 真正提供机器人控制器检测、验证平台,可检测各类工业机器人控制器的功能、性能指标;

Ø 全国产化,具备从虚拟机器人软件框架到硬件采集电路全方位自主开发

Ø 提供基于EtherCAT协议的检测、验证接口,提供“实物机器人+半物理平台+虚拟机器人”的运动及动力学系统辨识场景。

Ø 允许基于EtherCAT总线的机器人控制器连接,仿真硬件可实时吞吐仿真数据,实现ms级的检测、验证。


虚拟数字机器人仿真测试验证平台 (数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制)


虚拟数字机器人仿真测试验证平台 (数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制)


虚拟数字机器人仿真测试验证平台 (数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制)


Ø 系统构成:硬件包括DSP高速采集板+12个EtherCAT从站板,通过PCIe总线扩展;

Ø 软件架构:支持Qt的可扩展检测界面,验证案例库,可导入机器人实体3D模型库,EtherCAT 组件库,数据分析和演示库,输出检测、验证表单等功能模块;

Ø 产品特色:带重力场/摩擦力模型的矢量环境,可导入标准CAD模型,并提供数字电机、数字编码器、数字减速机建模,重构虚拟机器人物理元素,最大支持12个机器人关节及外轴模型

Ø 数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制

 

二、系统优势

Ø 快速导入机器人3D模型,仅需一块PCIe卡连接一条网线,即可实现面向机器人控制器的功能与性能实验、测试、验证工作,国内首创;

Ø 基于EtherCAT协议,集成多种开发包,既可支持研究、开发方案验证,又可作为标准检测工具,可安全检测满负荷、超负荷运动及动力学功能;

Ø 实时接入EtherCAT从站,配置ESI文件为标准ECAT从站;兼容倍福、卡诺普、KEBA、固高、埃斯顿等工业机器人主站;支持采用KPA、acontis、codesys、 igh、 soem等被检主站控制器;


不仅仅是动画,是带采集硬件的科研平台

实物展示


虚拟数字机器人仿真测试验证平台 (数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制)



虚拟数字机器人仿真测试验证平台 (数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制)



虚拟数字机器人仿真测试验证平台 (数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制)



三、VR教学定位

虚拟数字机器人仿真测试验证平台VR 满足“新工科”机器人及智能制造实践教学需求。

主要体现在以下 2 方面:

1)现场虚拟仿真实践教学场景。

Ø a.采用全软仿真,即 simScape、RTB、simulink、LabVIEW Robotics、Adams 等动画场景平台;

Ø b.控制器硬件在环 HIL 虚拟样机/机器人模式,即采用控制器硬件作为信号输入端,实验输出在显示器等设备展现,免除机器人本体实验需求,缺点是只看动画而无实时特性;

Ø c.执行机构硬件在环 MIL 半实物/半物理仿真模式,即采用对拖电机(6×2)仿真实物机器人关节,采用目标机(target machine)+上位机(IPC)作为控制器,可实现执行机构在环的实时控制(重点突出 TSN 实时特性),部署多套硬件成本高,但可真实反映样机/机器人物理本体的运动/动力学特性,实现系统辨识;

 

2)远程虚拟仿真实践教学场景。

采用(1)中全部资源平台,通过远程登录服务完成实践教学,需要集成/开发的任务在于:

Ø 远程服务的并发多连接,远程计算资源调度的实现,远程实现非实时重放(replay)非实时操控全软仿真资源或HIL、MIL资源,HIL/MIL的远端统一多台管理与本地登录/排队系统建设;这应该是目前国内能提供远程虚拟仿真实验教学平台的高等级目标,类似端-云结构的Raas(机器人即服务)。

 

四、VR平台硬件及软件组成

1.硬件:

Ø 高速采集工控机,

Ø DSP-Based PCIe 采集板

Ø EtherCAT×12 从站 Emulator

 

2. 软件:

Ø V-Rep EDU 机器人仿真软件、

Ø CCS-10.0.0 DSP 集成开发环境、

Ø VR虚拟机器人操作界面。

Ø 支持 Qt 的可扩展检测界面,验证案例库,

Ø 可导入机器人实体 3D 模型库,EtherCAT 组件库,数据分析和演示库,输出检测、验证表单等功能模块。

 

五、VR简要功能说明:

Ø 虚拟机器人系统主要实现软件虚拟场空间导入机器人 CAD 模型,获得结构(D-H)参数、惯性参数等运动学/动力学信息,(数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制)。

Ø 主站控制器通过配置外设及机器人被控对象,将控制信号接口与虚拟机器人硬件相连,将普通示教器、控制器实现对被控对象的控制量导入虚拟机器人场景,在虚拟场景下实现各类运动及力控操作。

Ø 系统采用EtherCAT 总线协议,通过 12 个伺服从站仿真实际伺服电机。

Ø 虚拟机器人系统的在 VRep 环境中设置编码器、减速机、伺服电机数字模型,并导入 wrl 关节、连杆的配合、材质(质量)、惯性矩、质心等信息。

Ø DSP 采集板卡中实现运动学、动力学方程,结合外接主站控制器发出的控制数据,在虚拟环境中实现与实际场景一致的控制效果。

 

(力反馈主手数字孪生视觉运动仿真)


说明:

结合外接主站控制器发出的控制数据,在虚拟环境中实现与实际场景一致的控制效果。

Ø 1. 6 EtherCAT HIL

Ø 2. V-Rep EDU KUKA ABB Kawasaki Yaskawa

Ø 3. 12 EtherCAT DC I/O SM

-

 

Ø 虚拟机器人系统由 1 台工控机与 1 块 DSP-Based 高速采集卡组成,常规需求 2 块显示屏,其中高速采集计算机显示虚拟数字机器人运行,外测 EtherCAT 主站控制器显示控制程序与状态。整体系统组成原理如图所示。


虚拟数字机器人仿真测试验证平台 (数字虚拟机器人可定制、VR场景可定制)


六、关于我们

       

广州星嵌电子科技有限公司致力于DSP、ARM、FPGA应用的研发和服务的嵌入式方案企业。依托高水平的软硬件和算法团队,聚焦嵌入式行业, 提供全栈式解决方案。

 

可提供的服务内容:

   1、工业级核心板、项目定制;

   2、承接项目,擅长异构多核开发:

     板级系统设计(DSP F28335/28377、C6748/L138、C6657/C6678;Xilinx和Altera FPGA开发)

     FPGA接口开发(包括DDR、SRIO、光纤、PCIe、Cameralink、PAL、DVI等)

     FPGA IP核(NVMe / SATA接口、RAID组盘、exFAT文件系统、UDP协议等)

       

 

七、联系我们

 广州星嵌电子科技有限公司

 网址:www.xines.cn

公众号:星嵌电子

地址:广州市黄埔区科学城神舟路9号金鹏智慧产业园319房


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