面向產(chǎn)業(yè)園區(qū)的工業(yè)機(jī)器人協(xié)同研發(fā)制造解決方案

工業(yè)機(jī)器人作為高端制造裝備，能提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率，降低人員成本，從而提升企業(yè)綜合實力和產(chǎn)品市場競爭力。本方案是基于航天全三維下廠模式面向機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的協(xié)同研發(fā)制造解決方案，并結(jié)合華天軟件國產(chǎn)自主工業(yè)軟件SINOVATION、InforCenter等，為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園提供從機(jī)器人設(shè)計、仿真、管理、制造到供銷、服務(wù)于一體的協(xié)同研發(fā)制造解決方案，實現(xiàn)惠及企業(yè)、服務(wù)企業(yè)的目的。

本方案支持工業(yè)機(jī)器人的全三維設(shè)計過程。提供工業(yè)機(jī)器人運動學(xué)仿真、動力學(xué)仿真、靜力學(xué)仿真、電機(jī)選型等功能，三維輕量化協(xié)同功能，搭建機(jī)器人設(shè)計知識庫，提升機(jī)器人設(shè)計和管理能力，大幅提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和效率。提供項目管理、設(shè)計流程管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、三維工藝規(guī)劃與制造管理等功能。提供在線發(fā)布新聞動態(tài)、技術(shù)服務(wù)、供需發(fā)布、社區(qū)交流、活動展示、軟件服務(wù)等功能。

圖1  機(jī)器人云服務(wù)平臺

SINOVATION是體現(xiàn)國際最先進(jìn)設(shè)計制造水平的自主版權(quán)三維CAD/CAM軟件，可以實現(xiàn)機(jī)器人的三維建模、裝配、出圖等操作。特征造型、參數(shù)化設(shè)計、混合建模、直接建模等功能，實現(xiàn)機(jī)器人零部件快速設(shè)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(xiàn)機(jī)器人整體的快速裝配；易操作的工程圖創(chuàng)建功能，提供剖視圖、BOM表快速創(chuàng)建等功能。

 圖2  機(jī)器專用設(shè)計平臺

機(jī)器人仿真的任務(wù)是在不接觸實際機(jī)器人及其工作環(huán)境的情況下，通過計算機(jī)圖形技術(shù)提供機(jī)器人進(jìn)行交互作用的虛擬環(huán)境。在設(shè)計階段對運動軌跡進(jìn)行模擬并計算運動過程中各關(guān)節(jié)的力矩等參數(shù)，進(jìn)而完成電機(jī)、減速器的選型，可以有效避免機(jī)器人與環(huán)境干涉、運動不可達(dá)、電機(jī)參數(shù)不合適等問題。機(jī)器人專用仿真平臺可以實現(xiàn)Delta機(jī)器人、串聯(lián)機(jī)器人、搬運碼垛機(jī)器人等機(jī)器人的運動學(xué)仿真、動力學(xué)仿真、靜力學(xué)仿真等功能。

機(jī)器人模型庫：包含了三種常用的機(jī)器人，串聯(lián)機(jī)器人、Delta機(jī)器人以及碼垛機(jī)器人，用戶可根據(jù)自身需求自定義桿件長度參數(shù)等。

 圖3  機(jī)器人模型庫

運動學(xué)仿真：用戶可以通過鼠標(biāo)拖拽，改變機(jī)器人各關(guān)節(jié)的自由度、從而改變機(jī)器人的姿態(tài)，根據(jù)自身需要定義機(jī)器人運動軌跡并使機(jī)器人按照所設(shè)定的軌跡進(jìn)行運動。

圖4  運動學(xué)仿真界面

動力學(xué)仿真：用戶可以定義運動軌跡，使機(jī)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(guān)節(jié)的力矩，實現(xiàn)電機(jī)、減速器選型。

圖5  動力學(xué)仿真界面

靜力學(xué)仿真：通過剖分分元對機(jī)器人零件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置約束點、載荷點及受力大小，進(jìn)行求解計算，并通過云圖顯示的方式描述靜力學(xué)分析結(jié)果。

 圖6  靜力學(xué)仿真界面

SView是華天軟件自主研發(fā)的瀏覽器產(chǎn)品，用于設(shè)計、制造及服務(wù)等產(chǎn)品生命周期過程中進(jìn)行三維輕量化瀏覽和評價。SView可直接瀏覽主流CAD數(shù)據(jù)，支持PMI信息、3D批注、三維工藝仿真、輕量化發(fā)布、網(wǎng)絡(luò)會議、嵌入式部署等功能，并可以實現(xiàn)與PDM、CAPP、MPM等系統(tǒng)的無縫集成。

圖7  機(jī)器人三維協(xié)同平臺

通過InforCenter管理平臺，建立機(jī)器人產(chǎn)品協(xié)同研發(fā)環(huán)境，支持跨部門項目研發(fā)協(xié)作，管理機(jī)器人研發(fā)項目的計劃、執(zhí)行、監(jiān)控與反饋，控制項目任務(wù)交付質(zhì)量，實現(xiàn)工作流驅(qū)動的智能項目任務(wù)分發(fā)和可視化進(jìn)度監(jiān)控。建立基于 InforCenter系統(tǒng)的工作流程，提供規(guī)范的電子化流程執(zhí)行手段，支持研發(fā)工作流程模板的定義和建立，實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)的電子化管理與發(fā)布，建立融合數(shù)模成熟度的工程設(shè)計過程管理，涉及的流程范圍包括：設(shè)計數(shù)據(jù)（3D/2D）審批流程；技術(shù)文件（設(shè)計任務(wù)書、立項報告）發(fā)布流程；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文件生效/作廢流程；對外數(shù)據(jù)發(fā)放審批流程；CAE分析報告發(fā)布流程；試驗報告發(fā)布流程；項目工作流程；項目交付物流程。

圖8  機(jī)器人產(chǎn)品設(shè)計管理平臺

圖9  機(jī)器人協(xié)同制造平臺

圍繞企業(yè)建立統(tǒng)一的技術(shù)服務(wù)平臺，提供新聞動態(tài)、技術(shù)服務(wù)、供需發(fā)布、社區(qū)交流、活動展示、軟件服務(wù)等功能，更好地貼近企業(yè)、服務(wù)企業(yè)。

圖10  云平臺構(gòu)架

平臺提供最新行業(yè)資訊、產(chǎn)業(yè)園動態(tài)、新技術(shù)研究成果等信息，企業(yè)也可以發(fā)布產(chǎn)品供求信息；企業(yè)可以享受平臺提供的軟件租賃、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)輕量化等應(yīng)用服務(wù)；平臺提供機(jī)器人三維設(shè)計資源參考、常用三維標(biāo)準(zhǔn)件、軟件下載、培訓(xùn)教程、實例等；用戶可以在線瀏覽機(jī)器人模型及標(biāo)準(zhǔn)件等數(shù)據(jù)；在平臺設(shè)有行業(yè)技術(shù)交流專區(qū)，用戶可在線進(jìn)行技術(shù)交流和討論。

圖11  云平臺服務(wù)

本方案以航天全型號研發(fā)過程定位規(guī)劃為例，體現(xiàn)了航空航天全三維下的先進(jìn)技術(shù)，服務(wù)機(jī)器人園區(qū)的企業(yè)，學(xué)習(xí)航空航天先進(jìn)技術(shù)，邁進(jìn)“中國制造2025”。方案提供軟件和技術(shù)服務(wù)贈送，通過園區(qū)惠及企業(yè)，助力發(fā)展，并常設(shè)服務(wù)機(jī)構(gòu)，深入企業(yè)，提供技術(shù)服務(wù)和指導(dǎo)。通過整合業(yè)內(nèi)資源，對接高校、技術(shù)專家和企業(yè)，給予專業(yè)指導(dǎo)和發(fā)掘合作機(jī)會；提供諸如減速機(jī)等零部件的集中采購、供需雙方交流的平臺，節(jié)省采購時間、降低成本。同時，基于“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的理念，建立以應(yīng)用為核心的機(jī)器人及智能裝備設(shè)計應(yīng)用云平臺，為創(chuàng)新項目提供眾包、眾籌等合作方式。