机器人智慧工厂虚拟仿真技术
智能制造中的虚拟仿真模拟技术研究
智能制造中的虚拟仿真模拟技术研究智能制造是当今工业领域的热门话题，它将人类智慧和现代科技结合起来，推动生产方式更加高效、精准和可持续。
虚拟仿真模拟技术是智能制造的关键技术之一，它的应用范围非常广泛，包括设计、生产和维护等多个方面。
本文将深入探讨智能制造中的虚拟仿真模拟技术研究。
一、虚拟仿真模拟技术的概述虚拟仿真模拟技术是一种以计算机为基础，模拟真实系统运行过程的技术。
通过将真实系统的数据输入到计算机中，建立相应的模型，可以在计算机中实现对系统的仿真模拟，并对模拟结果进行实时监测和调整。
虚拟仿真模拟技术可以极大地提高设计和制造的效率，缩短开发周期，降低生产成本，保证产品质量。
二、虚拟仿真模拟技术在设计中的应用虚拟仿真模拟技术在设计中的应用最早体现在工业设计领域。
传统的工业设计是通过手工绘图或样品制作等方式进行的，这个过程耗时耗力，设计出的产品也不一定符合需求。
而使用虚拟仿真模拟技术，设计师可以在计算机中快速绘制三维模型，并对其进行虚拟仿真模拟，以验证其结构和功能的可行性。
同时，可以通过模拟对模型进行优化，直到达到最优设计效果。
虚拟仿真模拟技术在设计中的应用不仅局限于工业设计领域，还广泛应用于产品的外观设计、电子电路设计、建筑设计等多个领域。
三、虚拟仿真模拟技术在生产中的应用虚拟仿真模拟技术在生产中的应用主要包括制造流程仿真、工艺优化和可视化指导等方面。
制造流程仿真是指对生产过程进行虚拟仿真模拟，以评估生产能力、制定生产计划和调整生产流程。
生产制造过程中涉及到的各种设备和物料都可以纳入仿真模型中，不仅可以模拟整个生产流程，还可以模拟生产中可能发生的故障和异常情况，帮助企业制定有效应对策略，提高生产效率和成品率。
工艺优化是指利用虚拟仿真模拟技术优化生产制造过程中的工艺参数和设计方案。
在现实生产中，通过试错不断进行工艺优化是比较费时费力的过程。
而利用虚拟仿真模拟技术，可以对不同工艺方案进行仿真模拟，在模拟结果中找到最优的方案，避免试错过程的浪费。
智能制造中虚拟仿真技术的应用
智能制造中虚拟仿真技术的应用随着科技的日新月异，越来越多的新技术应用到了各行各业。
智能制造是其中一项重要的技术，它利用互联网、云计算和物联网等技术打造出一个智能的制造环境。
虚拟仿真技术是智能制造中的重要一环，它为制造业提供了一个全新的思路，可以大大提高制造的效率和质量。
今天我们将深入探讨智能制造中虚拟仿真技术的应用。
1、虚拟仿真技术介绍虚拟仿真技术最早是用于航天和军事领域的，不过现在已经广泛应用到了各个领域，特别是在制造业中。
虚拟仿真技术是指利用数字化技术将现实世界中的物品、设备、工具等制造要素模拟成为一个三维虚拟环境，以此来进行制造过程的规划、优化和实验的一种技术。
虚拟仿真技术可以把实际制造过程的全部或部分实验变成数字模型，对数字模型进行实验，把不同制造参数输入，运行分析评价等，以获取全面正确的数据。
由于虚拟仿真技术的特殊性，制造企业可以在产品开发期间快速尝试、探索和排除各种制造问题。
并且，它可以构建出来真实的制造流程、工艺流程和生产流程，从而大大提高制造效率的同时，减少制造成本，保证制造质量。
2、虚拟仿真技术在智能制造中的应用虚拟仿真技术在智能制造中的应用非常广泛。
它可以用于产品设计、制造工艺设计、工装设计、生产规划、生产控制、质量控制等方面。
其中，最常见的应用包括产品设计、流程仿真、制造过程优化、装配仿真等方面。
（1）产品设计和开发虚拟仿真技术可以为产品开发提供快速准确的试验平台，这有助于制造企业在产品开发阶段尽快得到准确的数据，从而可以尽早排除产品设计缺陷和制造难点，缩短产品研发的周期，提高开发效率和质量。
例如，汽车行业的生产商常常把虚拟仿真技术应用到车身设计、悬挂系统和碰撞测试等方面，以评估汽车的安全性能。
（2）流程仿真虚拟仿真技术可以帮助企业模拟制造流程，以便优化制造流程和生产效率。
例如，一家工厂可以用虚拟仿真技术模拟生产流程，以确定最佳的时间安排、零部件入库和生产阶段之间的间隔时间等问题，以最大化生产效率和工人效率。
《工业机器人虚拟仿真技术》教学教案
《工业虚拟仿真技术》教学教案第一章：工业概述1.1 教学目标了解工业的定义、分类和应用领域。
掌握工业的基本组成和原理。
理解工业的发展趋势和前景。
1.2 教学内容工业的定义和分类。
工业的基本组成：机械结构、控制系统、传感器、执行器等。
工业的工作原理和操作方式。
工业的发展趋势和应用领域。
1.3 教学方法采用讲授和讨论相结合的方式，介绍工业的基本概念和原理。
通过实物图片和视频资料，展示工业的实际应用场景。
引导学生思考和讨论工业的发展趋势和前景。
1.4 教学评估课堂提问和讨论，了解学生对工业的理解和认识。
第二章：工业的控制系统2.1 教学目标理解工业的控制系统的基本组成和功能。
掌握工业的控制算法和编程方法。
了解工业的控制系统的应用和优化。
工业的控制系统的组成和功能：PLC、工业计算机、控制器等。
工业的控制算法：运动控制、路径规划、姿态控制等。
工业的编程方法：梯形图、指令集、高级语言等。
工业的控制系统的应用和优化：故障诊断、性能评估、参数调整等。
2.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，介绍工业的控制系统的组成和功能。
通过实际案例和编程示例，讲解工业的控制算法和编程方法。
安排实验室实践，让学生亲自动手操作工业，体验控制系统的应用和优化过程。
2.4 教学评估课堂提问和实验操作，了解学生对工业的控制系统的理解和掌握程度。
课后作业，要求学生编写一段工业的控制程序，实现特定的运动控制任务。
第三章：工业的传感器和执行器3.1 教学目标了解工业的传感器和执行器的基本原理和功能。
掌握工业的传感器和执行器的选型和应用。
理解工业的传感器和执行器在实际工作中的作用和重要性。
3.2 教学内容工业的传感器：视觉传感器、触摸传感器、距离传感器等。
工业的执行器：电机、气缸、伺服系统等。
工业的传感器和执行器的选型原则和应用场景。
工业的传感器和执行器在工业自动化中的应用和优势。
采用讲授和实验相结合的方式，介绍工业的传感器和执行器的基本原理和功能。
人工智能在智能制造中的虚拟仿真与实验研究
人工智能在智能制造中的虚拟仿真与实验研究随着科技的不断进步和人工智能的发展，智能制造正逐渐改变着我们的生活和工作方式。
人工智能在智能制造中的应用，特别是虚拟仿真与实验研究，为制造业带来了巨大的变革和发展机遇。
一、虚拟仿真技术在智能制造中的应用虚拟仿真技术是一种通过计算机模拟和模型验证的方法，可以在真实系统建成之前进行各种虚拟实验，以验证和优化系统的设计和运行。
在智能制造中，虚拟仿真技术可以帮助企业降低成本、提高效率、提升产品质量。
首先，虚拟仿真技术可以用于产品设计和优化。
传统的产品设计需要进行大量的实物样机制作和试验验证，耗费时间和资源。
而借助虚拟仿真技术，可以在计算机上进行产品设计和优化，通过模拟不同的参数和条件，快速找到最佳设计方案，大大缩短产品开发周期。
其次，虚拟仿真技术可以用于生产线优化和工艺改进。
在传统的生产线优化中，需要停产或者减产来进行改进和调整，这样会造成生产效率的下降。
而通过虚拟仿真技术，可以在计算机上模拟整个生产线的运行情况，找到瓶颈和优化点，并进行相应的改进和调整，以提高生产效率和降低生产成本。
最后，虚拟仿真技术可以用于培训和教育。
在传统的培训和教育中，需要实际操作和实地实习，这样会消耗大量的资源和时间。
而通过虚拟仿真技术，可以在计算机上进行虚拟实验和操作，帮助学生和员工掌握相关技能和知识，提高培训的效果和效率。
二、实验研究在智能制造中的应用实验研究是智能制造发展的重要支撑和推动力量。
通过实验研究，可以验证和验证新的智能制造技术和方法，为实际应用提供科学依据。
首先，实验研究可以用于智能机器人的开发和优化。
智能机器人是智能制造的重要组成部分，通过实验研究可以验证和优化机器人的感知、决策和执行能力，提高机器人的智能化水平和工作效率。
其次，实验研究可以用于智能传感器的开发和改进。
智能传感器是智能制造中的重要组件，可以实时监测和控制生产过程中的各种参数和指标。
通过实验研究，可以验证和改进智能传感器的准确性和可靠性，提高生产过程的稳定性和可控性。
人工智能在智能制造中的虚拟仿真与优化设计
人工智能在智能制造中的虚拟仿真与优化设计随着科技的不断发展，人工智能正在逐渐渗透进各个领域，为各行各业带来了巨大的改变。
智能制造作为现代制造业的重要组成部分，也在人工智能的驱动下发生了革命性的变化。
虚拟仿真与优化设计作为智能制造的重要技术手段，正在优化生产流程、提高生产效率和质量，最终实现智能制造的目标。
一、虚拟仿真在智能制造中的应用虚拟仿真技术是指利用计算机模拟物理系统的行为和特性，实现对物理系统进行仿真和测试。
在智能制造中，虚拟仿真可以应用于产品设计、工艺规划、设备模拟等多个环节。
1. 产品设计方面，利用虚拟仿真可以在计算机环境中进行产品设计和优化。
通过建立真实可行的产品虚拟模型，可以减轻产品研发过程中的实物试验次数和成本。
同时，结合人工智能算法，可以对产品进行智能化设计，实现智能化制造。
2. 工艺规划方面，虚拟仿真可以模拟生产过程中各项参数的变化和相互作用，从而优化生产流程，提高产品质量和产能。
通过虚拟仿真，可以预测并解决在生产过程中可能出现的问题，提前做好应对措施。
3. 设备模拟方面，虚拟仿真可以模拟工厂中各种设备的运行状态和效果，进行设备的优化和调试。
借助人工智能算法，可以实现设备的自动控制和智能调节，提高制造效率和稳定性。
二、优化设计在智能制造中的应用优化设计是指通过建立数学模型，利用优化算法对各种因素进行综合考虑和调节，以达到最佳方案或结果。
在智能制造中，优化设计可以用于生产过程的优化、资源的合理分配等方面。
1. 生产过程优化方面，利用优化设计可以对生产过程中的各种参数进行分析和调整，以实现资源的最优利用和生产效率的最大化。
通过建立数学模型和借助人工智能算法，可以对生产过程进行全面、精确的分析和优化。
2. 资源分配方面，优化设计可以帮助企业在有限资源下实现最优的资源利用方案。
通过分析和模拟，可以找到资源调配的最佳策略，确保生产的高效进行。
三、人工智能在智能制造中的发展前景虚拟仿真与优化设计作为人工智能在智能制造中的技术手段，将在未来具有广阔的发展前景。
AI在智能制造中的模拟与仿真技术
AI在智能制造中的模拟与仿真技术智能制造是指通过运用先进的技术手段和人工智能（AI）算法来提高生产过程的自动化程度和生产效率。
在智能制造中，模拟与仿真技术(以下简称模拟技术)起着关键的作用，它能够对生产线、制造过程以及产品性能进行模拟和分析。
本文将探讨AI在智能制造中模拟与仿真技术的应用，并讨论其对制造业的影响。
一、AI在智能制造中的模拟技术概述智能制造中的模拟技术是指通过对生产过程进行虚拟模拟，以验证和优化设计方案，提高工艺规划的准确性和可行性。
AI技术作为模拟与仿真技术的重要组成部分，能够通过学习和推理，快速构建现实世界的模型，并对模型进行仿真分析。
二、智能制造中的模拟技术应用1. 制造过程模拟AI技术能够模拟和预测制造过程中的各种情况，例如在流水线上的物料流动、机械设备的运行状态等。
通过这种模拟，制造企业可以在实际生产开始之前，通过虚拟环境测试和优化生产过程，从而提高产品质量和生产效率。
2. 产品性能仿真AI技术可以在设计阶段对产品性能进行仿真。
通过构建客观的数学模型，AI能够模拟产品在不同环境条件下的性能表现，如电子产品的温度分布、机械零部件的应力分布等。
这样一来，制造企业可以在实际生产之前，针对产品的不足进行改进和优化。
3. 智能调度与优化智能制造中的模拟技术能够帮助企业进行智能调度和优化，提高生产效率和资源利用率。
通过AI技术对生产过程进行模拟与仿真，企业可以快速得到最优生产方案，并实现生产过程的自动化调度。
三、智能制造中模拟技术的优势与挑战1. 优势（1）降低成本：AI的模拟与仿真技术可以在生产前期进行多次虚拟测试，能够快速定位潜在问题并进行改善，从而减少实际生产中的错误和损失。
（2）提高效率：模拟与仿真技术能够优化生产过程和调度，提高生产效率和资源利用率。
（3）创新设计：AI技术能够通过对产品性能进行仿真，帮助企业创新设计，提供更优质的产品。
2. 挑战（1）模型建立的准确性：AI技术在模拟与仿真中的准确性取决于建立的模型，需要充分考虑各种影响因素，确保模型的可靠性。
《工业机器人虚拟仿真技术》教学教案
《工业虚拟仿真技术》教学教案第一章：工业概述1.1 的定义与发展历程1.2 工业的类型与结构1.3 工业的应用领域1.4 工业的发展趋势第二章：工业虚拟仿真软件介绍2.1 虚拟仿真软件的作用与意义2.2主流工业虚拟仿真软件介绍2.3 软件的安装与使用方法2.4 虚拟仿真软件的操作界面与功能第三章：工业编程基础3.1 工业编程语言概述3.2 常用编程指令与功能3.3 编程实例：简单的工业运动编程3.4 编程注意事项与技巧第四章：工业路径规划与避障4.1 路径规划的基本概念与方法4.2 常见的路径规划算法4.3 避障策略与算法4.4 路径规划与避障实例分析第五章：工业视觉系统5.1 工业视觉系统概述5.2 视觉系统的组成与工作原理5.3 视觉系统在工业中的应用案例5.4 视觉系统的调试与优化方法第六章：工业离线编程与仿真6.1 离线编程的概念与优势6.2 离线编程软件的架构与功能6.3 离线编程实例：工业搬运任务6.4 离线编程的注意事项与最佳实践第七章：工业调试与维护7.1 工业的调试流程与方法7.2 维护保养的基本知识7.3 故障诊断与排除策略7.4 案例分析：常见故障的诊断与处理第八章：工业系统集成与应用8.1 工业系统集成的概念与流程8.2 工业与周边设备的协同控制8.3 工业在不同行业的应用案例8.4 系统集成过程中的优化与调试第九章：工业在制造业中的应用9.1 制造业中的发展趋势9.2 应用案例：焊接、喷涂、装配等9.3 应用中的关键技术解析9.4 制造业中的未来挑战与机遇第十章：工业安全操作与规范10.1 工业的安全操作原则10.2 操作中的安全防护措施10.3 紧急情况下的应对与处理10.4 安全操作培训与意识培养第十一章：工业仿真软件的高级应用11.1 仿真软件的高级功能介绍11.2 仿真软件在系统设计中的应用11.3 高级编程语言与仿真技术11.4 案例分析：高级功能在实际项目中的应用第十二章：工业的故障诊断与分析12.1 故障诊断的基本原理与方法12.2 故障诊断技术的分类与发展12.3 故障诊断与分析的实际应用案例12.4 故障诊断在维护中的重要性第十三章：工业在服务领域的应用13.1 服务的定义与分类13.2 服务在工业领域的应用案例13.3 服务发展的关键技术13.4 服务未来的发展趋势与挑战第十四章：工业的智能化发展14.1 智能化的基本概念14.2 智能化技术在工业中的应用14.3 当前热门的智能化技术14.4 智能化在未来工业发展中的角色第十五章：综合项目实践与案例分析15.1 项目实践的意义与目的15.2 综合项目实践的流程与方法15.3 案例分析：实际项目中的成功与失败经验15.4 项目实践的总结与反思重点和难点解析本《工业虚拟仿真技术》教学教案的重点和难点如下：重点：1. 工业的基本概念、类型与结构。
智能制造中的虚拟仿真技术应用
智能制造中的虚拟仿真技术应用在当今制造业快速发展的时代，智能制造已成为推动产业升级和提高竞争力的关键。
而虚拟仿真技术作为智能制造中的一项重要技术，正发挥着越来越重要的作用。
虚拟仿真技术，简单来说，就是通过计算机模拟创建一个虚拟的环境，在这个环境中可以对各种制造过程、产品设计等进行模拟和分析。
它为制造业带来了诸多优势，首先就是能够显著降低成本。
在实际生产之前，通过虚拟仿真可以对产品的设计和生产流程进行优化，避免了因设计失误或生产流程不合理而导致的材料浪费、设备损坏以及时间成本的增加。
以汽车制造为例，在新车型的研发过程中，利用虚拟仿真技术可以模拟汽车的碰撞试验。
以往，进行实际的碰撞试验需要耗费大量的真车和资金，而且试验周期长。
但通过虚拟仿真，工程师们可以在计算机中快速模拟不同速度、不同角度的碰撞情况，从而对汽车的结构安全性进行评估和改进。
这不仅节省了成本，还大大缩短了新车的研发周期。
其次，虚拟仿真技术能够提高产品质量。
在虚拟环境中，可以对产品的性能、可靠性等进行反复测试和优化。
比如，在电子产品的制造中，可以模拟电子元件在不同工作条件下的发热情况，从而优化散热设计，提高产品的稳定性和使用寿命。
再者，虚拟仿真技术有助于实现个性化定制生产。
消费者对于产品的需求越来越多样化和个性化，通过虚拟仿真，可以快速生成满足不同消费者需求的产品设计方案，并模拟生产过程，确保定制产品能够高效、高质量地生产出来。
在智能制造的生产规划环节，虚拟仿真技术同样大显身手。
企业可以构建整个生产车间的虚拟模型，包括设备布局、物流通道等。
通过模拟不同的生产场景，分析生产效率、设备利用率等指标，从而找到最优的生产规划方案。
这有助于提高生产效率，减少生产过程中的拥堵和等待时间。
在人员培训方面，虚拟仿真技术也具有独特的价值。
新员工可以在虚拟的生产环境中进行操作培训，熟悉设备的操作流程和生产工艺，避免了在实际生产中因操作失误而导致的安全事故和生产损失。
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机器人智慧工厂虚拟仿真技术
作者：金自力 摘要：该文主要介绍机器人智慧工厂虚拟仿真技术，首先介绍该项技术的关键技术点，然后介绍该项技术主要解决智慧工厂以下两方面的问题：即以机器人为主体的智慧工厂从细胞单元到生产线，从售前方案环节到交付实施过程中的虚拟样机验证，以及提供离线编程底层的仿真数字化环境。
1.前言
虚拟仿真（Virtual Simulation）是智能制造领域的一门新兴技术，该技术在计算机上通过CAD／CAM／CAE等技术将产品信息集成到计算机提供的可视化虚拟环境，在实际产品制造之前实现产品的仿真、分析与优化过程。
机器人智慧工厂虚拟仿真是智能制造的重要环节，可应用于生产线节拍控制分析、机器人运动控制、动力学分析、轨迹和路径规划离线编程、机器人与工作环境的相互作用等方面。
随着目前智能数字化制造及工业4.0等先进制造技术的发展，机器人智慧工厂虚拟仿真也成为围绕产品生命周期管理(PLM)的整个数字化设计、验证及制造环境的重要组成部分。
研究与开发机器人智慧工厂虚拟仿真系统，可以在虚拟环境中完成以上方面的研究工作，为机器人智能制造的发展提供新的手段。
2.机器人智慧工厂虚拟仿真技术
机器人智慧工厂虚拟仿真技术涉及多个系统的运动学与动力学建模理论及其技术实现，是基于数字和运动控制建模、仿真、信息管理、交互式用户界面和虚拟现实的综合应用技术。
在智慧工厂设计的初级阶段——概念阶段就可以对整
个系统进行完整的分析，观察并实验各组件的相互运动情况。
通过系统虚拟仿真软件在相应虚拟环境中真实地模拟生产线的运动和节拍，在计算机上可方便地修改设计缺陷，仿真不同的布局方案，对生产线系统进行不断的改进，直至获得最优的设计方案以后，再做出物理样机。
虚拟仿真的设计方法体现出并行工程的概念和思想，是今后智能制造技术的发展方向。
与传统方法相比具有诸多优势，即在智慧工厂设计时期即确定关键的参数，更新产品开发过程，缩短开发周期、降低成本和提高产品质量。
机器人智慧工厂虚拟仿真的关键技术包括以下方面：
1）系统集成性
机器人智慧工厂虚拟仿真解决方案涉及到多方面的技术，虚拟仿真执行环境需要在不同的系统间进行转换，其集成性包括以下方面：
●导入在CAD中建立的机器人与生产线组件的三维模型，加入机器人运动学与动力学分析算法。
●虚拟仿真中的流动节拍，机器人和外部轴的载荷速度，可达性等数据传递给分析模组，轨迹和路径规划的拓扑数据传递给离线编程模组，处理后的分析结果回传给虚拟仿真进行验证；
●生产线PLC，机器人下位机控制系统，IO的信号等数据上传，与虚拟仿真系统进行集成。
2）组件模型的参数化和数据库
通常一个智慧工厂的组件大约在5万到10万个（不含重复组件），大量重复使用的模型可以参数化并形成组件库，
可以更快捷的变更组件和规划布局，大幅减少工程师CAD建模和增加运动算法
的时间。
3）可视化与交互性
机器人智慧工厂虚拟仿真系统提供了良好的模型显示环境，使操作者有高真实性的沉浸感。
由于具有可视化方面的优势，在布局规划过程中工程师团队可交互式探索智慧工厂的功能，充分将自身的经验和能力结合到计算机的虚拟仿真的设计过程中。
图1 机器人生产线虚拟仿真软件HedraCAM
3． 工业机器人的虚拟样机构建
机器人虚拟样机将机器人技术与虚拟仿真技术相结合，针对于机器人设计与制造过程中的运动学、动力学分析，轨迹和路径规划，机器人与工作环境的相互作用等技术内容进行研究与系统开发，在虚拟环境中完成机器人的设计、分析及虚拟生产过程的实现。
系统的具体构成如下图2。
机器人虚拟样机的核心功能是提供用于在计算机上进行机器人设计与开发的虚拟环境，其主要功能有以下方面：
1）可视化环境
建立可视化环境是虚拟仿真系统的基础工作，机器人的虚拟仿真可视化环境使得操作者可直观、高效地在计算机上进行机器人的设计与开发，良好的环境可使操作者方便地将自身经验和知识随时融入系统。
在虚拟仿真开发的不同阶段，机器人CAD模型在结构上有所不同。
在虚拟样机初期的概念性设计阶段，机器人CAD几何模型可能较为粗略，只为满足当前设计需要，某些详细的几何结构可不必建模；在详细设计阶段，样机经过反复验证与完善，系统得到优化后的几何数据，可对样机进行详细的几何建模，形成用于仿真的机器人虚拟样机。
图3 中电熊猫新款机器人Panda 7400虚拟样机
2）机器人本体的动作仿真
从CAD模型中提取的机器人几何数据并不带有运动控制算法，需要根据机器人本体结构，包括各部分的几何结构与参数、关节数量、类型等因素，通过对运动方程的正向和逆向求解，在数模上增加运动分析，同时在运动分析过程中还可实现对机器人的运动空间分析，工作轨迹规划，碰撞、干涉校验等进行仿真研究。
图4 一段用Python写的6关节机器人运动算法
3）外部轴的动作仿真
通过在虚拟仿真系统中加入外包轴的数模和物理信息，如变位机的转速和惯量、滑轨的线速度等物理因素，进行动力学分析后进行耦合。
4）机器人下位机控制系统仿真
虚拟仿真可提供机器人控制系统仿真环境，机器人下位机虚拟机与虚拟仿真系统建立网络数据接口进行实时通讯，对控制系统进行测试，在这一方面虚拟仿真比物理样机具有明显优势。
各种控制方法可直接作用于物理样机，高效省时，无需担心错误的控制方法造成样机的损坏。
图5 Staubli机器人下位机虚拟机仿真
总之，机器人虚拟样机具有如下技术特点：
1）提供机器人仿真研究的集成系统和数字化机器人设计、验证环境机器人虚拟仿真系统提供包含数字化建模、可视化的运动过程实现、运动学分析、控制系统仿真在内的统一数据平台，使各部分之间的仿真及分析结果及时、高效率地互相加以利用，提供数字化的研究环境。
2）构成数字化虚拟制造环境的有机组成部分工业机器人是制造系统中的基本工作单元，机器人虚拟仿真系统能够有效融入上一层次的数字化加工制造环境，满足虚拟制造环境中机器人工作单元上层的生产线仿真、数字化工厂要求，构成数字化机器人生产线的基础与有机组成部分。
4.机器人智慧工厂虚拟仿真系统对离线编程技术的促进
离线编程的效果是通过虚拟仿真来验证的，离线调试程序最直观有效的方法是在不接触实际机器人及其工作环境的情况下，利用虚拟仿真技术模拟机器人的作业过程，提供一个与机器人进行交互作用的虚拟环境，将机器人仿真的结果以图形的形式显示出来，直观地显示出机器人的运动状况，从而可以得到从数据曲线或数据本身难以分析出来的许多重要信息。
智慧工厂的离线编程系统非常复杂，并非只对一个细胞单元的机器人单体做轨迹路径规划，通常一条生产线由多个机器人，工装夹具上下料系统，传送带，AGV，人员等有机构成，这些组件的运动都需要编程，每个组件编程后还需要互相建立通讯联接，这样才能让整个智慧工厂有序运转起来，智慧工厂虚拟仿真能模拟所有组件的运动，对离线编程模块进行数据反馈，找出不匹配的因子加以修正。
图6 HedraCAM机器人生产线的离线编程
5. 机器人智慧工厂虚拟仿真系统实现的技术手段
5．1采用高水平的几何建模工具
三维CAD软件如CATIA、Pro／E、UGS及SolidWorks等都可以建立高逼真度的虚拟仿真几何模型，但对于机器人智慧工厂虚拟仿真系统这些CAD建模数据有先天的缺陷，最重要的问题就是数据格式庞大，一个智慧工厂通常有5万个以上组件组成，如果采用CAD软件产生的模型进行堆积，大部分智慧工厂的数据都已经超出了计算机的硬件极限。
Google SketchUp是一个极受欢迎并且易于使用的3D设计软件，数据格式短小精悍，适合互联网抓取,非常合适建立智慧工厂虚拟仿真系统的几何建模，Googl e公司还建立的庞大的3D 模型库，集合了来自全球各个国家的模型资源，形成了一个很庞大的分享平台，这些模型可以下载后转换成智慧工厂虚拟仿真系统的组件库。
5．2机器人智慧工厂虚拟仿真系统的开发工具
机器人虚拟仿真系统的开发工具主要分两类：一种是采用通用的软件开发工具，另一种是专业的虚拟仿真开发软件。
通用软件开发工具目前较常用的是C++，特点是软件针对性强，解决设计者具体问题。
但要建立样机的运动学、动力学研究等必需的详尽而正确的模型，需耗费大量时间和精力。
Python是一种面向对象、解释型计算机程序设计语言，在机器人运动学方面使用比较普遍，Python语法简洁而清晰，具有丰富和强大的类库。
能够把用其他语言制作的各种模块（尤其是C/C++）很轻松地联结在一起。
Python提供了丰富
的API和工具，以便程序员能够轻松地使用C语言、C++来编写扩充模块，比如虚拟仿真的图形渲染模块，性能要求特别高，就可以用C/C++重写，而后封装为Python可以调用的扩展类库。
Adams、Envision等是商业虚拟仿真开发工具，可建立简单的几何模型或从外部CAD软件导人已建立完毕的机器人几何模型，系统提供运动学、动力学等方面的仿真功能，建立机器人虚拟仿真设计与优化环境，并具有完善的仿真结果数据处理能力。
6. 结束语
机器人智慧工厂虚拟仿真技术对于智能制造非常重要，该项技术的研究和开发，一方面拓展虚拟仿真技术的研究与应用范围，同时在虚拟环境下对机器人产品的设计与分析也是今后数字化设计、制造的发展方向。
在智慧工厂构建中通过应用虚拟仿真技术，可使工程师在计算机就能分析与优化过程，有效地进行智慧工厂系统评估，在工厂建设之前提供最优化的设计产品。