申请/专利权人：西安石油大学

申请日：2023-12-27

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117733859A

主分类号：B25J9/16

分类号：B25J9/16

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.09#实质审查的生效;2024.03.22#公开

摘要：针对携带机械臂的石油钻机自动化设备控制方法单一、操作不够直观和智能化程度低等问题，引入数字孪生技术，以一台六自由度履带式移动机械臂为发明对象，实现移动机械臂的虚实同步控制。本发明实现过程为：构建数字孪生移动机械臂虚实同步控制系统的四层架构，包括硬件设备层、物理链路层、数据传输层和软件层。建立基于Unity3D虚拟钻井仿真环境，将人工智能控制策略引入于智能钻机装备，创新性设计基于数字孪生的移动机械臂虚实控制系统架构，实现虚实移动机械臂同步快速、准确地跟踪目标和控制决策。本发明为石油钻机装备数字孪生技术研究奠定基础，为进一步推进石油钻机装备的智慧化进程提供了新途径和方法。

主权项：1.一种数字孪生移动机械臂虚实同步控制系统，该系统总体架构包括硬件设备层、物理链路层、数据传输层和软件层，通过四层架构的协同工作实现基于Unity3D的移动机械臂虚实同步控制和基于PPO算法的移动机械臂目标跟踪控制两种方式的数字孪生移动机械臂控制。数字孪生移动机械臂虚实同步控制系统总体架构中，包括设计步骤如下：S1、构建虚拟钻井平台软件层。S2、构建硬件设备层。硬件设备层主要包括六自由度履带式移动机械臂和基于STM32的舵机控制板。其中舵机控制板通过物理方式安装在六自由度机械臂履带式机械臂的底座上，可通过烧录的舵机控制程序控制六自由度机械臂履带式机械臂相应关节进行旋转。S3、建立双向虚实同步控制提供数据的数据传输层。该层架构包括发送数据和接收数据两部分，经串口通信协议实现PC端与硬件设备的全双工双向同步通信，为“反馈”和“映射”的双向虚实同步控制提供数据传输通道。S4、构建物理链路层。主要包括采用无线连接方式的无线串口收发模块和采用有线连接方式的USB-AtoMicroUSB数据线两种通信介质。物理链路层物理空间中的实体端通信程序由软件层KeiluVision5软件经编辑、编译和链接生成.hex格式的可执行程序，该可执行程序可使用FlyMCU仿真软件通过两种通信介质烧录到舵机控制板的STM32F103C8T6芯片中。S5、基于数字孪生的移动机械臂虚实控制系统架构性能的测试。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安石油大学 基于数字孪生的移动机械臂虚实控制系统架构

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