CN112182878A - 用于民机维修的机器人仿真实验测试方法及装置 - Google Patents

用于民机维修的机器人仿真实验测试方法及装置 Download PDF

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CN112182878A CN202011033066.2A CN202011033066A CN112182878A CN 112182878 A CN112182878 A CN 112182878A CN 202011033066 A CN202011033066 A CN 202011033066A CN 112182878 A CN112182878 A CN 112182878A
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张炯
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Commercial Aircraft Corp of China Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于民机维修的机器人仿真实验测试方法及装置。其中，该方法包括：建立机器人三维模型；根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型；根据所述机器人三维模型和所述机器人动力学模型，建立机器人仿真平台；利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试。本发明解决了目前现有技术中尚无法对机器人维修维护仿真实验进行测试的技术问题。

Description

用于民机维修的机器人仿真实验测试方法及装置
技术领域
本发明涉及航天电子领域，具体而言，涉及一种用于民机维修的机器人仿真实验测试方法及装置。
背景技术
随着机器人领域的逐步发展，采用适应能力较强的新构型机器人进行民用飞机的维护维修工作，是目前先进维护维修技术在民用飞机***上的进一步应用。面对更高效、更经济、更精确的应用需求，机器人维护维修技术将在未来得到更普遍的应用。传统的民用飞机维护维修任务工作量较大，人力成本消耗较高，而其过程又易受人为因素干扰，导致修理质量难以控制，给最终飞机修理质量带来不确定因素。采用新构型的机器人进行民用飞机的维护维修工作，对我国未来民用飞机先进维护维修技术研究有重大意义，能有效提高检测准确度的同时，降低维护成本，简化机体结构设计难度。在未来民用飞机维护维修机器人的设计与研制过程中，提前对机器人的可达可检性进行评估是维护维修过程中不可或缺的一环。
传统的民用飞机维护维修作业中，主要依靠人力为主，并在民用飞机设计过程中提前预留维修孔径，满足维修工人对诸如飞机翼盒内部等空间的维修操作，这样的做法存在两个弊端，第一，对机体结构强度的设计约束较高，无法做到设计的最优化；第二，在后期运行维修阶段，狭小维修空间范围导致维修工人作业难度提升。因此，设计符合狭小空间的维护维修机器人，是提升民用飞机产业客户服务体系的内在需求。目前，已有公开文献研究，针对民用飞机翼盒内部狭小空间的维护维修作业机器人，该机器人构型设计为蛇形臂形态，包括移动平台、升降运动单元、蛇臂运动单元、***控制单元和电源模块组成，同时提供了对该***的单关节运动分析和多关节运动解耦分析的方法，以及针对结构化障碍物的避障控制策略和方法。相关文献主要集中在对蛇形臂机器人的构型设计、运动学/动力学建模仿真、机构运动控制等方面，并没有考虑在实际应用场景中，如何验证该维护维修机器人***的设计符合性，特别是未考虑，在***样机设计输入前期，如何尽早做设计迭代，完成对具体维护维修应用场景下，机器人构型设计、运动模型和可达空间的评估响应。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于民机维修的机器人仿真实验测试方法及装置，以至少解决目前现有技术中尚无法对机器人维修维护仿真实验进行测试的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于民机维修的机器人仿真实验测试方法，包括：建立机器人三维模型；根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型；根据所述机器人三维模型和所述机器人动力学模型，建立机器人仿真平台；利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试。
可选的，在所述建立机器人三维模型之后，所述方法还包括：根据所述机器人三维模型，建立机器人运动仿真***。
可选的，所述根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型包括：构建机器人运动学模型；根据所述机器人运动学模型，构建所述机器人动力学模型。
可选的，在所述根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型之后，所述方法还包括：根据所述机器人动力学模型，设计控制***结构；根据所述控制***结构，添加机器人驱动力矩。
可选的，所述利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试包括：确认机器人维修任务；根据所述机器人维修任务，进行可达性分析；根据预设参数对机器人进行安全隐患检测。
可选的，在所述利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试之后，所述方法还包括：根据所述仿真实验测试结果，生成维护维修建议。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种用于民机维修的机器人仿真实验测试装置，包括：建立模块，用于建立机器人三维模型；动力模块，用于根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型；平台模块，用于根据所述机器人三维模型和所述机器人动力学模型，建立机器人仿真平台；测试模块，用于利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试。
可选的，所述装置还包括：运动单元，用于根据所述机器人三维模型，建立机器人运动仿真***。
可选的，所述动力模块包括：构建单元，用于构建机器人运动学模型；模型单元，用于根据所述机器人运动学模型，构建所述机器人动力学模型。
可选的，所述装置还包括：设计模块，用于根据所述机器人动力学模型，设计控制***结构；力矩模块，用于根据所述控制***结构，添加机器人驱动力矩。
可选的，所述测试模块包括：确认单元，用于确认机器人维修任务；分析模块，用于根据所述机器人维修任务，进行可达性分析；检测模块，用于根据预设参数对机器人进行安全隐患检测。
可选的，所述装置还包括：建议模块，用于根据所述仿真实验测试结果，生成维护维修建议。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种包括指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行一种机器人仿真实验测试方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备，执行一种机器人仿真实验测试方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子装置，包含处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，其中，所述计算机可读指令运行时，执行一种机器人仿真实验测试方法。
在本发明实施例中，采用建立机器人三维模型；根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型；根据所述机器人三维模型和所述机器人动力学模型，建立机器人仿真平台；利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试的方式，通过构建机器人运动模型以及仿真实验测试，进而解决了目前现有技术中尚无法对机器人维修维护仿真实验进行测试的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种用于民机维修的机器人仿真实验测试方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种用于民机维修的机器人仿真实验测试装置的示意图；
图3是根据本发明实施例的机器人控制***设计图；
图4是根据本发明实施例的机器人仿真实验测试流程。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明实施例，提供了一种机器人仿真实验测试方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一
图1是根据本发明实施例的一种用于民机维修的机器人仿真实验测试方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，建立机器人三维模型。
具体的，本发明实施例是根据机器人建立的仿真平台进行仿真实验测试，并生成相应的机器人维修维护建议，那么首先要进行机器人三维的模型建立。本发明实施例中，为提高设计效率而充分利用了虚拟仿真，搭建基于Matlab/Adams的机器人联合虚拟验证平台。首先，在机械结构三维设计软件中建立机器人的实体模型；然后，将其导入动力学仿真软件Adams中，进行运动学及动力学仿真；最后，通过Adams与Matlab的接口模块Adams/control，利用Matlab/Simulink模块搭建机器人的联合仿真控制***，实现基于Matlab/Adams的机器人联合仿真，进而评估不同空间环境下(狭小空间、一般空间)机器人的可达可检性并得出结论。
需要说明的是，Adams具有很强的运动学及动力学仿真能力，但很难精确建立复杂的三维实体模型。为了能够建立准确的机器人三维结构模型，选择专用机械结构三维设计软件。对于狭小空间，如飞机油箱、机翼盒这类具有强空间约束的环境中，选择有较强的适应能力的，具有超冗余自由度的，连续型机器人；对于一般空间环境如飞机外表皮维护维修，选择常见的离散型协作机器人。
步骤S104，根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型。
可选的，所述根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型包括：构建机器人运动学模型；根据所述机器人运动学模型，构建所述机器人动力学模型。
可选的，在所述建立机器人三维模型之后，所述方法还包括：根据所述机器人三维模型，建立机器人运动仿真***。
具体的，当实施例中机器人的三维模型创建之后，还需要建立机器人运动仿真***，用于构建机器人动力学模型以及运动学模型，因此在***构建模型的过程中，机器人的运动学及动力学仿真需要在Adams中进行，因此需要将机械结构设计软件中建立的三维模型导入到Adams中。其方法是将机械结构设计软件中的文件保存为Parasolid格式，保证导入到Adams中的部件格式为实体，然后导入到Adams中。在Adams中，需要对导入的每个零部件进行编辑，定义其材料、质量、转动惯量等相关属性，从而使得虚拟样机与实际物理样机具有相同或者是相近的物理特性，以便更好的模拟实际***。要对机器人进行运动学及动力学仿真，还需要为导入Adams中模型定义约束及驱动。在有相对回转运动的关节处定义旋转约束，其它没有相对运动的零件定义为固定约束。在定义好各个约束后，机器人的各个零件之间便具有确定的约束关系，这样可以保证仿真时各个零部件能够有正确的运动。
另外，在构建运动学模型的过程中，机器人运动学建模方法采用D-H建模法，对于自由度的机器人，运动学方程即要确定与末端坐标系固连关节相对于基坐标系的变换。
进一步地，机器人动力学建模是进行机器人控制的基础，控制效果的好坏很大程度上决定于所建立的动力学模型的准确性。目前动力学建模方法可采用拉格朗日法和牛顿欧拉法。
可选的，在所述根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型之后，所述方法还包括：根据所述机器人动力学模型，设计控制***结构；根据所述控制***结构，添加机器人驱动力矩。
具体的，如图3所示，图3是根据本发明实施例的机器人控制***设计图，只有当确定了机器人控制***的设计结构之后，才能对该模型进行输入输出的操作，机器人是一个多输入多输出、强耦合的复杂机电***，要对其实现精确的控制比较困难。为此，先不考虑机器人的动态控制，只对其进行运动控制，使其能够准确的跟踪给定的轨迹曲线。
步骤S106，根据所述机器人三维模型和所述机器人动力学模型，建立机器人仿真平台。
具体的，进行Adams与Matlab的联合仿真，需要将Adams中已经建立的机器人机械***导入到Matlab中，作为Matlab/Simulink中的一个子***。通过Adams中的Adams/control模块，利用该接口模块可以实现Adams与Matlab之间的数据传递。为了实现机械***与控制***之间的参数传递，需在Adams中建立联合仿真***所需要的输入和输出变量，包括控制转矩变量、关节位置变量及关节角速度变量。Adams可以利用专有函数，实时地调用控制***输出的转矩变量值，并将其作为该时刻的转矩指令，驱动机器人的关节运动；机器人的各个关节变量又可以被实时地反馈到控制***中，从而构成了完整的闭环控制***，实现精确控制。在Adams/control模块中，将转矩变量定义为输入变量，用于存放Matlab中控制***输出的转矩指令；将位置变量与角速度变量定义为输出变量，用于控制***中的位置及速度反馈输入。变量定义完成后，Adams/control模块将会生成三个文件，这些文件将用于Adams与Matlab之间进行数据传递。在Matlab中调用Adams/control模块，显示已经定义的联合仿真***所需要的变量，并对这些变量进行确认。然后在Matlab中输入命令：adams_sys，Matlab将会产生机器人机械子***模块。
步骤S108，利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试。
可选的，所述利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试包括：确认机器人维修任务；根据所述机器人维修任务，进行可达性分析；根据预设参数对机器人进行安全隐患检测。
可选的，在所述利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试之后，所述方法还包括：根据所述仿真实验测试结果，生成维护维修建议。
具体的，根据民用飞机维修性设计要求，基于机器人操作的维护维修指标的仿真实验过程应当包括5个层次：即末端位置可达性分析、末端姿态可达性分析、运动过程碰撞/干涉分析、关节位置/力矩超限分析，以及执行动作符合性分析。可达性分析：修可达是维修过程必须满足的最基本要求，机器人维修***设计必须满足如下的基本准则：机器人尺寸、构型和自由度，应根据维修作业空间进行设计，机器人的最大运行空间约束应该覆盖维修作业空间，同时为保证末端搭载的夹具和相机可以完成相关的作业和识别任务，需要对末端姿态进行调整，以满足可达性需求。运动过程碰撞/干涉分析：碰撞和干涉分析的主要内容是检验维修机器人在维修过程中，是否与维修对象发生干涉，运动路径上是否存在无法避开的结构化障碍物。在具体机器人设计中，需要在运动路径上设置多个参考点，测试在运动过程中途径各个参考点的运动干涉情况。关节位置/力矩超限分析：主要评估在整个运动过程中，机器人的关节位置和受力情况是否满足极限约束，以保证实际场景中运行稳定性。
另外，如图4所示，图4是根据本发明实施例的机器人仿真实验测试流程，在执行仿真实验测试的过程中，首先确认维修任务，依据已有的场景模块，机器人模块和应用场景约束条件，在仿真平台搭建实验环境模型，对上述5个层次进行验证，第一步，进行可达性分析,判断维修对象是否满足机器人的可达空间范围，如果不在机器人模型的可达空间内，或当前末端姿态无法保证维修操作的执行,则对机器人的位姿进行遍历,重新进行判断(这个过程中机器人的不同位姿输入为运动规划模块中的运动学逆解)。如果维修对象位于机器人模型的可达空间范围内,则确定可达路径,进行维修过程仿真，判断维修机器人在维修活动过程中是否会发生干涉或碰撞，然后分析维修机器人的关节参数是否在合理限制范围内，是否存在***运行的不安全隐患。
需要说明的是,可达性维修可达是维修过程必须满足的最基本要求，机器人维修***设计必须满足如下的基本准则：机器人尺寸、构型和自由度，应根据维修作业空间进行设计，机器人的最大运行空间约束应该覆盖维修作业空间，同时为保证末端搭载的夹具和相机可以完成相关的作业和识别任务，需要对末端姿态进行调整，以满足可达性需求。其中,在可达性分析中需要本发明实施例机器人进行运动过程碰撞/干涉分析和关节位置/力矩超限分析，其中运动过程碰撞/干涉分析可以是：碰撞和干涉分析的主要内容是检验维修机器人在维修过程中是否与维修对象发生干涉，运动路径上是否存在无法避开的结构化障碍物。在具体机器人设计中，需要在运动路径上设置多个参考点，测试在运动过程中途径各个参考点的运动干涉情况。关节位置/力矩超限分析可以是：主要评估在整个运动过程中机器人的关节位置和受力情况是否满足极限约束，以保证实际场景中运行稳定性。
通过上述步骤，可以实现针对民用飞机维护维修设计准则约束和对维修空间的可达可检性任务要求，提供了基于仿真验证平台的机器人维护维修实验测试方法，以提高实验任务的流程规范性，同时提前评判维护维修机器人设计的合理性，对维修作业过程中机器人的姿态和模型进行设计迭代，为***原型样机的设计提供输入。
实施例二
图2是根据本发明实施例的一种用于民机维修的机器人仿真实验测试装置的示意图，如图2所示，该装置包括：
建立模块20，用于建立机器人三维模型。
具体的，本发明实施例是根据机器人建立的仿真平台进行仿真实验测试，并生成相应的机器人维修维护建议，那么首先要进行机器人三维的模型建立。本发明实施例中，为提高设计效率而充分利用了虚拟仿真，搭建基于Matlab/Adams的机器人联合虚拟验证平台。首先在机械结构三维设计软件中建立机器人的实体模型；然后将其导入动力学仿真软件Adams中，进行运动学及动力学仿真；最后通过Adams与Matlab的接口模块Adams/control，利用Matlab/Simulink模块搭建机器人的联合仿真控制***，实现基于Matlab/Adams的机器人联合仿真，进而评估不同空间环境下(狭小空间、一般空间)机器人的可达可检性并得出结论。
需要说明的是，Adams具有很强的运动学及动力学仿真能力，但很难精确建立复杂的三维实体模型。为了能够建立准确的机器人三维结构模型，选择专用机械结构三维设计软件。对于狭小空间如飞机油箱、机翼盒这类具有强空间约束的环境中，选择有较强的适应能力的具有超冗余自由度的连续型机器人；对于一般空间环境如飞机外表皮维护维修，选择常见的离散型协作机器人。
动力模块22，用于根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型。
可选的，所述根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型包括：构建机器人运动学模型；根据所述机器人运动学模型，构建所述机器人动力学模型。
可选的，所述装置还包括：运动单元，用于根据所述机器人三维模型，建立机器人运动仿真***。
具体的，当实施例中机器人的三维模型创建之后，还需要建立机器人运动仿真***，用于构建机器人动力学模型以及运动学模型，因此在***构建模型的过程中，：机器人的运动学及动力学仿真需要在Adams中进行，因此需要将机械结构设计软件中建立的三维模型导入到Adams中。其方法是将机械结构设计软件中的文件保存为Parasolid格式，保证导入到Adams中的部件格式为实体，然后导入到Adams中。在Adams中，需要对导入的每个零部件进行编辑，定义其材料、质量、转动惯量等相关属性，从而使得虚拟样机与实际物理样机具有相同或者是相近的物理特性，以便更好的模拟实际***。要对机器人进行运动学及动力学仿真，还需要为导入Adams中模型定义约束及驱动。在有相对回转运动的关节处定义旋转约束，其它没有相对运动的零件定义为固定约束。在定义好各个约束后，机器人的各个零件之间便具有确定的约束关系，这样可以保证仿真时各个零部件能够有正确的运动。
另外，在构建运动学模型的过程中，机器人运动学建模方法采用D-H建模法，对于自由度的机器人，运动学方程即要确定与末端坐标系固连关节相对于基坐标系的变换。
进一步地，机器人动力学建模是进行机器人控制的基础，控制效果的好坏很大程度上决定于所建立的动力学模型的准确性。目前动力学建模方法可采用拉格朗日法和牛顿欧拉法。
可选的，在所述根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型之后，所述方法还包括：根据所述机器人动力学模型，设计控制***结构；根据所述控制***结构，添加机器人驱动力矩。
具体的，如图3所示，图3是根据本发明实施例的机器人控制***设计图，只有当确定了机器人控制***的设计结构之后，才能对该模型进行输入输出的操作，机器人是一个多输入多输出、强耦合的复杂机电***，要对其实现精确的控制比较困难。为此，先不考虑机器人的动态控制，只对其进行运动控制，使其能够准确的跟踪给定的轨迹曲线。
平台模块24，用于根据所述机器人三维模型和所述机器人动力学模型，建立机器人仿真平台。
具体的，进行Adams与Matlab的联合仿真，需要将Adams中已经建立的机器人机械***导入到Matlab中，作为Matlab/Simulink中的一个子***。通过Adams中的Adams/control模块，利用该接口模块可以实现Adams与Matlab之间的数据传递。为了实现机械***与控制***之间的参数传递，需在Adams中建立联合仿真***所需要的输入和输出变量，包括控制转矩变量、关节位置变量及关节角速度变量。Adams可以利用专有函数实时地调用控制***输出的转矩变量值，并将其作为该时刻的转矩指令驱动机器人的关节运动；机器人的各个关节变量又可以被实时地反馈到控制***中，从而构成了完整的闭环控制***，实现精确控制。在Adams/control模块中，将转矩变量定义为输入变量，用于存放Matlab中控制***输出的转矩指令；将位置变量与角速度变量定义为输出变量，用于控制***中的位置及速度反馈输入。变量定义完成后，Adams/control模块将会生成三个文件，这些文件将用于Adams与Matlab之间进行数据传递。在Matlab中调用Adams/control模块，显示已经定义的联合仿真***所需要的变量，并对这些变量进行确认。然后在Matlab中输入命令：adams_sys，Matlab将会产生机器人机械子***模块。
测试模块26，用于利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试。
可选的，所述测试模块包括：确认单元，用于确认机器人维修任务；分析模块，用于根据所述机器人维修任务，进行可达性分析；检测模块，用于根据预设参数对机器人进行安全隐患检测。
可选的，所述装置还包括：建议模块，用于根据所述仿真实验测试结果，生成维护维修建议。
具体的，根据民用飞机维修性设计要求，基于机器人操作的维护维修指标的仿真实验过程应当包括5个层次：即末端位置可达性分析、末端姿态可达性分析、运动过程碰撞/干涉分析、关节位置/力矩超限分析，以及执行动作符合性分析。可达性分析：修可达是维修过程必须满足的最基本要求，机器人维修***设计必须满足如下的基本准则：机器人尺寸、构型和自由度，应根据维修作业空间进行设计，机器人的最大运行空间约束应该覆盖维修作业空间，同时为保证末端搭载的夹具和相机可以完成相关的作业和识别任务，需要对末端姿态进行调整，以满足可达性需求。运动过程碰撞/干涉分析：碰撞和干涉分析的主要内容是检验维修机器人在维修过程中是否与维修对象发生干涉，运动路径上是否存在无法避开的结构化障碍物。在具体机器人设计中，需要在运动路径上设置多个参考点，测试在运动过程中途径各个参考点的运动干涉情况。关节位置/力矩超限分析：主要评估在整个运动过程中机器人的关节位置和受力情况是否满足极限约束，以保证实际场景中运行稳定性。
另外，如图4所示，图4是根据本发明实施例的机器人仿真实验测试流程，在执行仿真实验测试的过程中，首先确认维修任务，依据已有的场景模块，机器人模块和应用场景约束条件，在仿真平台搭建实验环境模型，对上述5个层次进行验证，第一步，进行可达性分析,判断维修对象是否满足机器人的可达空间范围，如果不在机器人模型的可达空间内或当前末端姿态无法保证维修操作的执行,则对机器人的位姿进行遍历,重新进行判断(这个过程中机器人的不同位姿输入为运动规划模块中的运动学逆解)。如果维修对象位于机器人模型的可达空间范围内,则确定可达路径,进行维修过程仿真，判断维修机器人在维修活动过程中是否会发生干涉或碰撞，然后分析维修机器人的关节参数是否在合理限制范围内，是否存在***运行的不安全隐患。
需要说明的是,可达性维修可达是维修过程必须满足的最基本要求，机器人维修***设计必须满足如下的基本准则：机器人尺寸、构型和自由度，应根据维修作业空间进行设计，机器人的最大运行空间约束应该覆盖维修作业空间，同时为保证末端搭载的夹具和相机可以完成相关的作业和识别任务，需要对末端姿态进行调整，以满足可达性需求。其中,在可达性分析中需要本发明实施例机器人进行运动过程碰撞/干涉分析和关节位置/力矩超限分析，其中运动过程碰撞/干涉分析可以是：碰撞和干涉分析的主要内容是检验维修机器人在维修过程中是否与维修对象发生干涉，运动路径上是否存在无法避开的结构化障碍物。在具体机器人设计中，需要在运动路径上设置多个参考点，测试在运动过程中途径各个参考点的运动干涉情况。关节位置/力矩超限分析可以是：主要评估在整个运动过程中机器人的关节位置和受力情况是否满足极限约束，以保证实际场景中运行稳定性。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种包括指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行一种用于民机维修的机器人仿真实验测试方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行一种用于民机维修的机器人仿真实验测试方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子装置，包含处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器用于运行所述计算机可读指令，其中，所述计算机可读指令运行时执行一种用于民机维修的机器人仿真实验测试方法。
通过上述步骤，可以实现针对民用飞机维护维修设计准则约束和对维修空间的可达可检性任务要求，提供了基于仿真验证平台的机器人维护维修实验测试方法，以提高实验任务的流程规范性，同时提前评判维护维修机器人设计的合理性，对维修作业过程中机器人的姿态和模型进行设计迭代，为***原型样机的设计提供输入。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，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单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于民机维修的机器人仿真实验测试方法，其特征在于，包括：
建立机器人三维模型；
根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型；
根据所述机器人三维模型和所述机器人动力学模型，建立机器人仿真平台；
利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述建立机器人三维模型之后，所述方法还包括：
根据所述机器人三维模型，建立机器人运动仿真***。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型包括：
构建机器人运动学模型；
根据所述机器人运动学模型，构建所述机器人动力学模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型之后，所述方法还包括：
根据所述机器人动力学模型，设计控制***结构；
根据所述控制***结构，添加机器人驱动力矩。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试包括：
确认机器人维修任务；
根据所述机器人维修任务，进行可达性分析；
根据预设参数对机器人进行安全隐患检测。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试之后，所述方法还包括：
根据所述仿真实验测试结果，生成维护维修建议。
7.一种用于民机维修的机器人仿真实验测试装置，其特征在于，包括：
建立模块，用于建立机器人三维模型；
动力模块，用于根据所述机器人三维模型，构建机器人动力学模型；
平台模块，用于根据所述机器人三维模型和所述机器人动力学模型，建立机器人仿真平台；
测试模块，用于利用所述机器人仿真平台对机器人进行仿真实验测试。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
运动单元，用于根据所述机器人三维模型，建立机器人运动仿真***。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述动力模块包括：
构建单元，用于构建机器人运动学模型；
模型单元，用于根据所述机器人运动学模型，构建所述机器人动力学模型。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
设计模块，用于根据所述机器人动力学模型，设计控制***结构；
力矩模块，用于根据所述控制***结构，添加机器人驱动力矩。
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