基于虚拟仿真技术的操作臂远程监控系统的制作方法

本发明涉及一种基于虚拟仿真技术的操作臂远程监控系统，尤其适用于机械臂的远程监控。

背景技术：

目前对于多自由度机械臂的控制算法研究主要采用两种方法。一种方法是先使用matlab或vc界面编程软件进行离线仿真研究，再将算法转移到机械臂控制器中进行测试和验证。另一种是直接是使用在环的实时仿真系统（如dspace,rt-lab等），直接在机械臂上进行控制算法的在线设计和调试。利用matlab等工具所进行的离线仿真首先需要建立多自由度的机械臂的数学模型，在pc机中搭建一个虚拟环境，模拟出机械臂的组织结构以及由机械臂物理结构所带来的干扰，它具有一个致命的缺点，即与机械臂实物相脱离，很难建立起一个包含所有影响要素的被控对象数学模型。

在传统的机械臂远程监控的方案中，现场工作人员从操作站监视机械臂或利用摄像头观察机械臂的运行情况。以上两种方法都没有做到远程监控。而仿真系统能设计各种机械臂场景,真实的模拟机械臂的运行情况。

技术实现要素：

现有技术的不足之处在于：1、虚拟机械臂与实物相脱离。2、无法对机械臂进行有效远程监控。3、虚拟机械臂与实物不能同步运动。

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种远程精准控制，仿真程度高，同步性强的实物仿真系统——基于虚拟仿真技术的操作臂远程监控系统

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

其特征在于：由虚拟仿真系统、远程监控系统、同步发送信号方法组成。

虚拟仿真系统的实现：利用opengl与vb相结合，编写上位机软件。opengl是指定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口业的图形程序接口。在visualbasic中应用opengl进行三维模型的设计操作通过第三方函数库vbopengltypel-ibrary(vbogl1tlb)来进行。vb中mscomm控件通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通讯功能。opengl建立三维立体机械臂模型，定义各个轴，将接收的数据转化为轴转动的角度，以实现虚拟机械臂的仿真。

远程监控系统的实现：控制系统由控制器搭建，控制器通过串口中断接收工业操纵杆的信号，经过数据处理将其转化为脉冲信号以及高低电平控制机械臂各轴的步进电机，以驱动机械臂运转。

同步发送信号方法：利用一分二串口线同时向上位机软件和机械臂发送信号。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为基于虚拟仿真技术的操作臂远程监控系统。

具体实施方式

如图1所示，一种基于虚拟仿真技术的操作臂远程监控系统，操作员通过工作台操纵杆同时向虚拟机械臂和控制器发送信号。控制器通过串口中断接收工业操纵杆的信号，经过数据处理将其转化为脉冲信号以及高低电平控制机械臂各轴的步进电机，以驱动机械臂运转。上位机软件接收到信号，利用vb中mscomm控件通过串行端口接收数据，通过编程进行数据处理，改变虚拟机械臂各轴的角度，以实现模拟机械臂的仿真。

技术特征：

技术总结
本发明是一种基于虚拟仿真技术的操作臂远程监控系统。由虚拟仿真系统、远程监控系统、同步发送信号方法组成。主要用于解决机械臂与实物相脱离，无法对机械臂进行有效远程监控，虚拟机械臂与实物不能同步运动等问题。虚拟仿真系统是由VB结合OpenGL建立的三维立体机械臂模型。远程监控系统由控制器发送信号驱动机械臂运动。同步发送信号方法是用利用一分二串口线同时向上位机软件和机械臂发送信号。本发明真正的做到将虚拟机械臂和实物相结合，给人类生活带来极大便利，用于从事危险工作，可以减少重大事故的发生，具有重大的经济价值和推广价值。

技术研发人员：杜文龙;马海洋;刘超;周海亮;阎宏伟;李洪斌
受保护的技术使用者：鲁东大学
技术研发日：2018.01.20
技术公布日：2019.04.23