(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111633570.0 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 杭州电子科技大 学 地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区 二号路 (72)发明人 陈佰平　王庆涛　包健　严义　 (74)专利代理 机构 浙江永鼎律师事务所 3 3233 代理人 陆永强 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) B25J 19/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 基于PLC的从虚到实工业机 器人实验方法 (57)摘要 本发明公开了基于PLC的从虚到实工业机器 人实验方法， 包括以下步骤： S1， 将虚拟可编程控 制器与虚拟驱动器和虚拟工业机器人连接， 进行 虚拟环境下的实验； S2， 将S1中虚拟可编程控制 器更换为实体可编程控制器， 进行半虚拟环境下 的实验； S3， 在S2的基础上， 将虚拟工业机器人和 驱动器更换为实体工业机器人和驱动器， 进行真 实环境下的实验。 本发明一次机器人实验通过 从 虚拟实验到半真实实验， 再从半真实实验到实体 实验完成， 虚实结合的方式使得 实验设备的安全 和教学人员的人身安全 得到保证， 教学效率得到 有效提升 。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114357756 A 2022.04.15 CN 114357756 A 1.基于PLC的从虚到实工业机器人实验方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 将虚拟可编程控制器与虚拟驱动器和虚拟工业机器人连接， 进行虚拟环境下的实 验； S2， 将S1中虚拟可编程控制器更 换为实体可编程控制器， 进行半虚拟环境下的实验； S3， 在S2的基础上， 将虚拟工业机器人和驱动 器更换为实体工业机器人和驱动 器， 进行 真实环境下的实验。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述S1中虚拟机器人展示虚拟可编 程控制 器的运动控制的结果， 反馈实验数据。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述虚拟环境、 半虚拟环境和真实环境均 在同一开发平台下。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述S1， 包括以下步骤： S11， 使用实验电脑上的运动控制编程环境TwinCAT来进行实验， 并根据实验要求， 使用 ST语言控制运动功能块， 设计运动控制算法逻辑； 点击编译按钮， 对工程文件进行编译， 排 除除语法错 误和编译错 误； S12， 启动虚拟可编程控制器和虚拟机器人仿真软件， 在TwinCAT中将NC轴与虚拟PLC轴 进行绑定， 并打开V ‑REP虚拟机器人控制插件， 使 得虚拟可编程控制器与虚拟机器人进 行连 接； S13， 将编写好的算法下载到虚拟可编程控制器中， 点击Lo gin和启动按钮， 控制虚拟机 器人按照 编写的算法进行运动； S14， 如果机器人运动超过预设速度或者发生位置错误， 则调整对应轴控功能块中的速 度与位置参数； 如果 不知道产生 错误的原因， 则新建程序断点， 并逐步调试； S15， 重复S13 ‑S14， 直到虚拟可编程控制器对虚拟机器人的运动控制在虚拟环境下能 完全按照实验计划运行。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述S2包括以下步骤： S21， 将调试好的运动控制算法下载到实体可编程控制器上， 并打开虚拟驱动器接收实 体可编程控制器发出的控制信号， 并驱动PC端的虚拟机器人； S22， 点击启动按钮后， 如果程序下载失败， 则说明实体可编程控制器与电脑的链接发 生错误， 应该重新对实体可编程控制器进行绑定， 并检查IP地址设置； 如果程序下载成功， 但虚拟机器人不发生运动， 则 说明实体可编程控制器与虚拟机器人 的连接发生错误， 此时 检查虚拟驱动器软件是否 接入成功； S23， 重复S21 ‑S22， 使得虚拟机器人的运动方式完全与S1中的运动相同。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述S3中将S2中的虚拟机器人更换为实体 机器人， 并使用实时以太网将实体可编程控制 器与实体工业机器人进行连接， 使得实体可 编程控制器控制实体工业机器人。 7.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述S3包括以下步骤： S31， 程序启动， 如果实体工业机器人的运动姿态静止不动， 则检查实体可编程控制器 与实体驱动器的实时以太网连接状态是否正常； S32， 重复S1 ‑S3， 直到完成所有教学任务。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114357756 A 2基于PLC的从虚到实 工业机器人实验方 法 技术领域 [0001]本发明属于机器人实验教学领域， 涉及一种基于PLC的从虚到实工业机器人实验 方法。 背景技术 [0002]机器人控制实验是机器人教育培训和工业领域应用中不可或缺的步骤。 为了避免 直接在真实机器人上进行控制实验发生事故， 现存的实验实现方法第一步基本采用仿 真工 具进行， 即在虚拟平台上进 行PLC控制算法的逻辑验证。 其次将逻辑正确的控制算法用机器 人可执行 的算法语言重新编写， 以便在真实的机器人设备上进行实验。 即使在此种验证平 台上添加综合验证模块， 去检验程序是否使得设备运行速度、 角度超 出限制， 也很容易忽略 在真实的控制器上可能发生的问题， 导致程序在虚拟设备和实体设备上的运行情况差距较 大， 造成设备损坏。 [0003]因此需要一种可以在虚拟仿真环境和实体设备环境之间流畅切换和无缝对接的 实验方式， 即在虚拟实验中验证运动控制算法程序的正确 性， 然后逐步过渡到实体机器人 实验， 控制实验风险， 保障设备和人员的安全性。 发明内容 [0004]为使得最终的机器人控制实验能够在真实机器人上进行， 但在此之前须经过多重 程序验证， 保证算法 的正确运行。 鉴于此， 本发明的技术方案为基于PLC的从虚到实工业机 器人实验方法， 包括以下步骤： [0005]S1， 将虚拟可编程控制器与虚拟驱动器和虚拟工业机器人连接， 进行虚拟环境下 的实验； [0006]S2， 将S1中虚拟可编程控制器更换为实体可编程控制器， 进行半虚拟环境下的实 验； [0007]S3， 在S2的基础上， 将虚拟工业机器人和驱动器更换为实体工业机器人和驱动器， 进行真实环境下的实验。 [0008]优选地， 所述S1中虚拟机器人展示虚拟可编程控制器 的运动控制的结果， 反馈实 验数据。 [0009]优选地， 所述虚拟环境、 半虚拟环境和真实环境均在同一 开发平台下。 [0010]优选地， 所述S1， 包括以下步骤： [0011]S11， 使用实验电脑 上的运动控制 编程环境TwinCAT来进行实验， 并根据实验要求， 使用ST语言控制运动功能块， 设计运动控制算法逻辑； 点击编译按钮， 对工程文件进行编 译， 排除除语法错 误和编译错 误； [0012]S12， 启动虚拟可编程控制 器和虚拟机器人仿真软件， 在TwinCAT中将NC轴与虚拟 PLC轴进行绑定， 并打开V ‑REP虚拟机器人控制 插件， 使得虚拟可编程控制器与虚拟机器人 进行连接；说　明　书 1/4 页 3 CN 114357756 A 3