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）

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。

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

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

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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。

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

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