面向产业园区的工业机器人协同研发制造解决方案

工业机器人作为高端制造装备，能提高产品质量、生产效率，降低人员成本，从而提升企业综合实力和产品市场竞争力。本方案是基于航天全三维下厂模式面向机器人产业的协同研发制造解决方案，并结合华天软件国产自主工业软件SINOVATION、InforCenter等，为机器人产业园提供从机器人设计、仿真、管理、制造到供销、服务于一体的协同研发制造解决方案，实现惠及企业、服务企业的目的。

本方案支持工业机器人的全三维设计过程。提供工业机器人运动学仿真、动力学仿真、静力学仿真、电机选型等功能，三维轻量化协同功能，搭建机器人设计知识库，提升机器人设计和管理能力，大幅提高产品设计质量和效率。提供项目管理、设计流程管理、产品数据管理、三维工艺规划与制造管理等功能。提供在线发布新闻动态、技术服务、供需发布、社区交流、活动展示、软件服务等功能。

图1  机器人云服务平台

SINOVATION是体现国际最先进设计制造水平的自主版权三维CAD/CAM软件，可以实现机器人的三维建模、装配、出图等操作。特征造型、参数化设计、混合建模、直接建模等功能，实现机器人零部件快速设计；高效快捷的装配操作、干涉检查、实时的装配评价与运动模拟，实现机器人整体的快速装配；易操作的工程图创建功能，提供剖视图、BOM表快速创建等功能。

 图2  机器专用设计平台

机器人仿真的任务是在不接触实际机器人及其工作环境的情况下，通过计算机图形技术提供机器人进行交互作用的虚拟环境。在设计阶段对运动轨迹进行模拟并计算运动过程中各关节的力矩等参数，进而完成电机、减速器的选型，可以有效避免机器人与环境干涉、运动不可达、电机参数不合适等问题。机器人专用仿真平台可以实现Delta机器人、串联机器人、搬运码垛机器人等机器人的运动学仿真、动力学仿真、静力学仿真等功能。

机器人模型库：包含了三种常用的机器人，串联机器人、Delta机器人以及码垛机器人，用户可根据自身需求自定义杆件长度参数等。

 图3  机器人模型库

运动学仿真：用户可以通过鼠标拖拽，改变机器人各关节的自由度、从而改变机器人的姿态，根据自身需要定义机器人运动轨迹并使机器人按照所设定的轨迹进行运动。

图4  运动学仿真界面

动力学仿真：用户可以定义运动轨迹，使机器人按照该轨迹仿真运行。软件集成Modelica通过计算仿真运行过程中各关节的力矩，实现电机、减速器选型。

图5  动力学仿真界面

静力学仿真：通过剖分分元对机器人零件进行网格划分，设置约束点、载荷点及受力大小，进行求解计算，并通过云图显示的方式描述静力学分析结果。

 图6  静力学仿真界面

SView是华天软件自主研发的浏览器产品，用于设计、制造及服务等产品生命周期过程中进行三维轻量化浏览和评价。SView可直接浏览主流CAD数据，支持PMI信息、3D批注、三维工艺仿真、轻量化发布、网络会议、嵌入式部署等功能，并可以实现与PDM、CAPP、MPM等系统的无缝集成。

图7  机器人三维协同平台

通过InforCenter管理平台，建立机器人产品协同研发环境，支持跨部门项目研发协作，管理机器人研发项目的计划、执行、监控与反馈，控制项目任务交付质量，实现工作流驱动的智能项目任务分发和可视化进度监控。建立基于 InforCenter系统的工作流程，提供规范的电子化流程执行手段，支持研发工作流程模板的定义和建立，实现工程数据的电子化管理与发布，建立融合数模成熟度的工程设计过程管理，涉及的流程范围包括：设计数据（3D/2D）审批流程；技术文件（设计任务书、立项报告）发布流程；标准规范文件生效/作废流程；对外数据发放审批流程；CAE分析报告发布流程；试验报告发布流程；项目工作流程；项目交付物流程。

图8  机器人产品设计管理平台

图9  机器人协同制造平台

围绕企业建立统一的技术服务平台，提供新闻动态、技术服务、供需发布、社区交流、活动展示、软件服务等功能，更好地贴近企业、服务企业。

图10  云平台构架

平台提供最新行业资讯、产业园动态、新技术研究成果等信息，企业也可以发布产品供求信息；企业可以享受平台提供的软件租赁、数据转换、数据轻量化等应用服务；平台提供机器人三维设计资源参考、常用三维标准件、软件下载、培训教程、实例等；用户可以在线浏览机器人模型及标准件等数据；在平台设有行业技术交流专区，用户可在线进行技术交流和讨论。

图11  云平台服务

本方案以航天全型号研发过程定位规划为例，体现了航空航天全三维下的先进技术，服务机器人园区的企业，学习航空航天先进技术，迈进“中国制造2025”。方案提供软件和技术服务赠送，通过园区惠及企业，助力发展，并常设服务机构，深入企业，提供技术服务和指导。通过整合业内资源，对接高校、技术专家和企业，给予专业指导和发掘合作机会；提供诸如减速机等零部件的集中采购、供需双方交流的平台，节省采购时间、降低成本。同时，基于“大众创业，万众创新”的理念，建立以应用为核心的机器人及智能装备设计应用云平台，为创新项目提供众包、众筹等合作方式。