面向產業園區的工業機器人協同研發制造解決方案

工業機器人作為高端制造裝備，能提高產品質量、生產效率，降低人員成本，從而提升企業綜合實力和產品市場競爭力。本方案是基于航天全三維下廠模式面向機器人產業的協同研發制造解決方案，并結合華天軟件國產自主工業軟件SINOVATION、InforCenter等，為機器人產業園提供從機器人設計、仿真、管理、制造到供銷、服務于一體的協同研發制造解決方案，實現惠及企業、服務企業的目的。

本方案支持工業機器人的全三維設計過程。提供工業機器人運動學仿真、動力學仿真、靜力學仿真、電機選型等功能，三維輕量化協同功能，搭建機器人設計知識庫，提升機器人設計和管理能力，大幅提高產品設計質量和效率。提供項目管理、設計流程管理、產品數據管理、三維工藝規劃與制造管理等功能。提供在線發布新聞動態、技術服務、供需發布、社區交流、活動展示、軟件服務等功能。

圖1  機器人云服務平臺

SINOVATION是體現國際最先進設計制造水平的自主版權三維CAD/CAM軟件，可以實現機器人的三維建模、裝配、出圖等操作。特征造型、參數化設計、混合建模、直接建模等功能，實現機器人零部件快速設計；高效快捷的裝配操作、干涉檢查、實時的裝配評價與運動模擬，實現機器人整體的快速裝配；易操作的工程圖創建功能，提供剖視圖、BOM表快速創建等功能。

 圖2  機器專用設計平臺

機器人仿真的任務是在不接觸實際機器人及其工作環境的情況下，通過計算機圖形技術提供機器人進行交互作用的虛擬環境。在設計階段對運動軌跡進行模擬并計算運動過程中各關節的力矩等參數，進而完成電機、減速器的選型，可以有效避免機器人與環境干涉、運動不可達、電機參數不合適等問題。機器人專用仿真平臺可以實現Delta機器人、串聯機器人、搬運碼垛機器人等機器人的運動學仿真、動力學仿真、靜力學仿真等功能。

機器人模型庫：包含了三種常用的機器人，串聯機器人、Delta機器人以及碼垛機器人，用戶可根據自身需求自定義桿件長度參數等。

 圖3  機器人模型庫

運動學仿真：用戶可以通過鼠標拖拽，改變機器人各關節的自由度、從而改變機器人的姿態，根據自身需要定義機器人運動軌跡并使機器人按照所設定的軌跡進行運動。

圖4  運動學仿真界面

動力學仿真：用戶可以定義運動軌跡，使機器人按照該軌跡仿真運行。軟件集成Modelica通過計算仿真運行過程中各關節的力矩，實現電機、減速器選型。

圖5  動力學仿真界面

靜力學仿真：通過剖分分元對機器人零件進行網格劃分，設置約束點、載荷點及受力大小，進行求解計算，并通過云圖顯示的方式描述靜力學分析結果。

 圖6  靜力學仿真界面

SView是華天軟件自主研發的瀏覽器產品，用于設計、制造及服務等產品生命周期過程中進行三維輕量化瀏覽和評價。SView可直接瀏覽主流CAD數據，支持PMI信息、3D批注、三維工藝仿真、輕量化發布、網絡會議、嵌入式部署等功能，并可以實現與PDM、CAPP、MPM等系統的無縫集成。

圖7  機器人三維協同平臺

通過InforCenter管理平臺，建立機器人產品協同研發環境，支持跨部門項目研發協作，管理機器人研發項目的計劃、執行、監控與反饋，控制項目任務交付質量，實現工作流驅動的智能項目任務分發和可視化進度監控。建立基于 InforCenter系統的工作流程，提供規范的電子化流程執行手段，支持研發工作流程模板的定義和建立，實現工程數據的電子化管理與發布，建立融合數模成熟度的工程設計過程管理，涉及的流程范圍包括：設計數據（3D/2D）審批流程；技術文件（設計任務書、立項報告）發布流程；標準規范文件生效/作廢流程；對外數據發放審批流程；CAE分析報告發布流程；試驗報告發布流程；項目工作流程；項目交付物流程。

圖8  機器人產品設計管理平臺

圖9  機器人協同制造平臺

圍繞企業建立統一的技術服務平臺，提供新聞動態、技術服務、供需發布、社區交流、活動展示、軟件服務等功能，更好地貼近企業、服務企業。

圖10  云平臺構架

平臺提供最新行業資訊、產業園動態、新技術研究成果等信息，企業也可以發布產品供求信息；企業可以享受平臺提供的軟件租賃、數據轉換、數據輕量化等應用服務；平臺提供機器人三維設計資源參考、常用三維標準件、軟件下載、培訓教程、實例等；用戶可以在線瀏覽機器人模型及標準件等數據；在平臺設有行業技術交流專區，用戶可在線進行技術交流和討論。

圖11  云平臺服務

本方案以航天全型號研發過程定位規劃為例，體現了航空航天全三維下的先進技術，服務機器人園區的企業，學習航空航天先進技術，邁進“中國制造2025”。方案提供軟件和技術服務贈送，通過園區惠及企業，助力發展，并常設服務機構，深入企業，提供技術服務和指導。通過整合業內資源，對接高校、技術專家和企業，給予專業指導和發掘合作機會；提供諸如減速機等零部件的集中采購、供需雙方交流的平臺，節省采購時間、降低成本。同時，基于“大眾創業，萬眾創新”的理念，建立以應用為核心的機器人及智能裝備設計應用云平臺，為創新項目提供眾包、眾籌等合作方式。