室内高机动性安保机器人数字孪生系统研究

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安保机器人作为一种用途广泛的机器人,具有较高的科研价值和实用意义,但其结构复杂、开发周期长、控制复杂、开发难度大。随着工业4.0时代的到来,构建物理信息系统成为了主流,数字孪生作为物理信息与虚拟信息交融的最佳工具被广泛关注,但目前缺乏数字孪生开发平台的研究,为了解决安保机器人控制与研发的上述问题,提出了室内高机动性安保机器人数字孪生系统开发平台。主要完成如下几个方面的工作:(1)提出了安保机器人数字孪生系统开发平台的总体架构。完成了开发平台总体架构中数字孪生系统开发平台、DT端的设计。(2)完成了安保机器人控制器的设计。根据安保机器人的功能需求,设计完成了控制器中电源模块、驱动模块以及外围模块等功能。(3)完成了机器人二次开发模块的设计。设计了基于机器人二次开发下底盘等零部件的参数化驱动和自动化装配,实现了对同一类机器人机械本体的快速开发。(4)提出了数字孪生系统开发平台中的数字信号处理算法库的整体结构,该功能由信号生成、信号运算、信号变换以及滤波与加窗算法组成,完成了算法功能的设计和测试。(5)完成了实时数据库系统的设计。对实时数据库中数据采集、实时数据处理、及时的报警处理、历史数据管理、数据压缩及安全加密做具体设计。(6)完成了数字孪生系统集成开发环境的设计与验证。对生成的室内高机动性安保机器人数字孪生应用系统中的系统管理、系统监控和功能模块进行测试。通过对以上内容的测试,所设计的数字孪生系统开发平台实现了预期的功能,具有一定的理论和现实意义,为机器人数字孪生开发平台的进一步研究奠定了基础。
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