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

工業(yè)機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(shí)力和產(chǎn)品市場(chǎng)競爭力。本方案是基于航天全三維下廠(chǎng)模式面向機器人產(chǎn)業(yè)的協(xié)同研發(fā)制造解決方案，并結合華天軟件國產(chǎn)自主工業(yè)軟件SINOVATION、InforCenter等，為機器人產(chǎn)業(yè)園提供從機器人設計、仿真、管理、制造到供銷(xiāo)、服務(wù)于一體的協(xié)同研發(fā)制造解決方案，實(shí)現惠及企業(yè)、服務(wù)企業(yè)的目的。

本方案支持工業(yè)機器人的全三維設計過(guò)程。提供工業(yè)機器人運動(dòng)學(xué)仿真、動(dòng)力學(xué)仿真、靜力學(xué)仿真、電機選型等功能，三維輕量化協(xié)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(chǎn)品設計質(zhì)量和效率。提供項目管理、設計流程管理、產(chǎn)品數據管理、三維工藝規劃與制造管理等功能。提供在線(xiàn)發(fā)布新聞動(dòng)態(tài)、技術(shù)服務(wù)、供需發(fā)布、社區交流、活動(dòng)展示、軟件服務(wù)等功能。

圖1  機器人云服務(wù)平臺

SINOVATION是體現國際最先進(jìn)設計制造水平的自主版權三維CAD/CAM軟件，可以實(shí)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(shí)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(shí)時(shí)的裝配評價(jià)與運動(dòng)模擬，實(shí)現機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  機器專(zhuān)用設計平臺

機器人仿真的任務(wù)是在不接觸實(shí)際機器人及其工作環(huán)境的情況下，通過(guò)計算機圖形技術(shù)提供機器人進(jìn)行交互作用的虛擬環(huán)境。在設計階段對運動(dòng)軌跡進(jìn)行模擬并計算運動(dòng)過(guò)程中各關(guān)節的力矩等參數，進(jìn)而完成電機、減速器的選型，可以有效避免機器人與環(huán)境干涉、運動(dòng)不可達、電機參數不合適等問(wèn)題。機器人專(zhuān)用仿真平臺可以實(shí)現Delta機器人、串聯(lián)機器人、搬運碼垛機器人等機器人的運動(dòng)學(xué)仿真、動(dòng)力學(xué)仿真、靜力學(xué)仿真等功能。

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

 圖3  機器人模型庫

運動(dòng)學(xué)仿真：用戶(hù)可以通過(guò)鼠標拖拽，改變機器人各關(guān)節的自由度、從而改變機器人的姿態(tài)，根據自身需要定義機器人運動(dòng)軌跡并使機器人按照所設定的軌跡進(jìn)行運動(dòng)。

圖4  運動(dòng)學(xué)仿真界面

動(dòng)力學(xué)仿真：用戶(hù)可以定義運動(dòng)軌跡，使機器人按照該軌跡仿真運行。軟件集成Modelica通過(guò)計算仿真運行過(guò)程中各關(guān)節的力矩，實(shí)現電機、減速器選型。

圖5  動(dòng)力學(xué)仿真界面

靜力學(xué)仿真：通過(guò)剖分分元對機器人零件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設置約束點(diǎn)、載荷點(diǎn)及受力大小，進(jìn)行求解計算，并通過(guò)云圖顯示的方式描述靜力學(xué)分析結果。

 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，用于設計、制造及服務(wù)等產(chǎn)品生命周期過(guò)程中進(jìn)行三維輕量化瀏覽和評價(jià)。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(fā)布、網(wǎng)絡(luò )會(huì )議、嵌入式部署等功能，并可以實(shí)現與PDM、CAPP、MPM等系統的無(wú)縫集成。

圖7  機器人三維協(xié)同平臺

通過(guò)InforCenter管理平臺，建立機器人產(chǎn)品協(xié)同研發(fā)環(huán)境，支持跨部門(mén)項目研發(fā)協(xié)作，管理機器人研發(fā)項目的計劃、執行、監控與反饋，控制項目任務(wù)交付質(zhì)量，實(shí)現工作流驅動(dòng)的智能項目任務(wù)分發(fā)和可視化進(jìn)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(fā)工作流程模板的定義和建立，實(shí)現工程數據的電子化管理與發(fā)布，建立融合數模成熟度的工程設計過(guò)程管理，涉及的流程范圍包括：設計數據（3D/2D）審批流程；技術(shù)文件（設計任務(wù)書(shū)、立項報告）發(fā)布流程；標準規范文件生效/作廢流程；對外數據發(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  機器人產(chǎn)品設計管理平臺

圖9  機器人協(xié)同制造平臺

圍繞企業(yè)建立統一的技術(shù)服務(wù)平臺，提供新聞動(dòng)態(tài)、技術(shù)服務(wù)、供需發(fā)布、社區交流、活動(dòng)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  云平臺構架

平臺提供最新行業(yè)資訊、產(chǎn)業(yè)園動(dòng)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、數據轉換、數據輕量化等應用服務(wù)；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(shí)例等；用戶(hù)可以在線(xiàn)瀏覽機器人模型及標準件等數據；在平臺設有行業(yè)技術(shù)交流專(zhuān)區，用戶(hù)可在線(xiàn)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(guò)程定位規劃為例，體現了航空航天全三維下的先進(jìn)技術(shù)，服務(wù)機器人園區的企業(yè)，學(xué)習航空航天先進(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(guò)園區惠及企業(yè)，助力發(fā)展，并常設服務(wù)機構，深入企業(yè)，提供技術(shù)服務(wù)和指導。通過(guò)整合業(yè)內資源，對接高校、技術(shù)專(zhuān)家和企業(yè)，給予專(zhuān)業(yè)指導和發(fā)掘合作機會(huì )；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(shí)間、降低成本。同時(shí)，基于“大眾創(chuàng )業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng )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(chuàng )新項目提供眾包、眾籌等合作方式。