陶永

（北京航空航天大學(xué)，北京，100191）

北航
——基于CAD/CAE的工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)平臺

陶永

（北京航空航天大學(xué)，北京，100191）

北京航空航天大學(xué)以高速、高精、重載等高性能工業(yè)機(jī)器人發(fā)展需求為牽引，基于三維CAD建模以及運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)CAE仿真分析算法等核心工具，搭建CAD/CAE集成的標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，攻克工業(yè)機(jī)器人建模和仿真、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)輕量化結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)與精度設(shè)計(jì)、高性能幾何造型內(nèi)核、模型庫與數(shù)據(jù)庫、知識驅(qū)動的設(shè)計(jì)導(dǎo)航等核心技術(shù)，構(gòu)建基于運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和有限元仿真的、與CAD/CAE技術(shù)相融合的工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)平臺。在此基礎(chǔ)上，探討該平臺的市場化開發(fā)商業(yè)模式，形成設(shè)計(jì)平臺開發(fā)商、應(yīng)用程序開發(fā)商和用戶多方共贏的商業(yè)模式，并以高速搬運(yùn)串聯(lián)、并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人和焊接工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)品研發(fā)和物理樣機(jī)的設(shè)計(jì)制造為范例，通過該設(shè)計(jì)開發(fā)平臺的仿真優(yōu)化獲得高性能虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)此類機(jī)器人的應(yīng)用示范。

具有工作包括：

（1）攻克一系列工業(yè)機(jī)器人涉及的核心關(guān)鍵技術(shù):工業(yè)機(jī)器人建模和仿真、輕量化結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)與精度設(shè)計(jì)、高性能幾何造型內(nèi)核、模型庫與數(shù)據(jù)庫、知識驅(qū)動的設(shè)計(jì)導(dǎo)航等。

（2）構(gòu)建CAD/CAE技術(shù)相融合的工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)平臺。通過搭建CAD/CAE集成標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，制定本項(xiàng)目涉及的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn),并在標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，對工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)流程及優(yōu)化技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人共性技術(shù)領(lǐng)域的建模和仿真、工業(yè)機(jī)器人輕量化結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)、工業(yè)機(jī)器人三維CAD設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行深入研究，攻克工業(yè)機(jī)器人建模和仿真、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)輕量化結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)與精度設(shè)計(jì)、高性能幾何造型內(nèi)核、模型庫與數(shù)據(jù)庫、知識驅(qū)動的設(shè)計(jì)導(dǎo)航等一系列核心技術(shù)。在上述基礎(chǔ)之上，構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)平臺。

（3）在企業(yè)示范應(yīng)用與推廣。采用本項(xiàng)目開發(fā)的工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)平臺和建模與仿真等方法，進(jìn)行高速輕載搬運(yùn)并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人、高速搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人和重載高精度焊接工業(yè)機(jī)器人等典型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的研發(fā)和物理樣機(jī)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用與驗(yàn)證。

（4）探索一種市場化開發(fā)商業(yè)模式。對工業(yè)機(jī)器人開發(fā)設(shè)計(jì)平臺的商業(yè)模式進(jìn)行深入研究，除了本項(xiàng)目組的研發(fā)團(tuán)隊(duì)之外，為吸引第三方的應(yīng)用程序開發(fā)商進(jìn)入平臺，進(jìn)而對設(shè)計(jì)開發(fā)平臺進(jìn)行持續(xù)的補(bǔ)充、完善、優(yōu)化，工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)平臺將建立一個工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)為主題的虛擬社區(qū)，社區(qū)鼓勵用戶在虛擬社區(qū)中分享工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和知識，由此形成一個良性循環(huán)。

工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)平臺以IT新技術(shù)作為支撐，借鑒電子商務(wù)領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新模式，探索一套工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)平臺開發(fā)商、應(yīng)用程序開發(fā)商和用戶多方共贏的商業(yè)模式，保證設(shè)計(jì)開發(fā)平臺的可持續(xù)發(fā)展。