大赛基本概要

智能制造数字孪生创新赛

一、大赛基本概要

中国机器人及人工智能大赛由中国人工智能学会主办，是国内首个提出在机器人及人工智能领域，将关键技术的研发与应用有机结合的比赛。大赛是一项历史悠久、影响广泛的全国性学科竞赛，截至2021年已成功举办了23届。大赛已列入中国高等教育学会发布的《2020年全国普通高等学校学科竞赛排行榜》。大赛致力于推动广大学生参与机器人、人工智能科技创新实践，以提高团队协作水平、培育创新创业精神。大赛已为我国培养了一批爱创新、会动手、能协作、勇拼搏的科技精英人才。智能制造数字孪生创新赛是第24届中国机器人及人工智能大赛新增赛项，大赛设备由芜湖安普机器人产业技术研究院有限公司联合相关高校共同研制。公司将为该赛项提供全程技术支持。

二、大赛设备简介

随着智能制造转型和升级，数字孪生技术基础性和长远价值已远远超出其所在技术领域范畴，数字孪生人才培养重要性日益凸显。数宇孪生技术是典型的交叉学科，涉及机械、自动化、计算机、人工智能等学科。在智能制造背景下，为推动数字孪生技术快速落地，切实提升学生解决工程问题的能力，培养多重复合性人才，通过调研选取滚动轴承加工为研究对象，抽取工艺中精彩的过程，融合数字孪生技术，研制出了智能制造数字孪生应用平台，该平台适用于智能制造数字孪生专业人才培养要求，同时可以用于工程项目验证、测试平台。智能制造数字孪生应用平台由原材料工作站、灌珠合套工作站、分珠工作站、成品入库工作站等四站组成，构成一条典型产线。四个工作站均为独立模块，可以四站联机运行，也可以独立运行。通过OPC UA技术，配套数字孪生工厂软件，即可以实现单独工作站数字孪生，也可以实现产线的数字孪生。

三、数字孪生工厂软件

数学孪生工厂软件(Digtal Twin Factory）是一款国际领先的全方位智能制造数字孪生工厂仿真软件，软件将工业机器人，机械及自动化设备，PLC，电气及周边设备进行三维虚拟仿真与数字孪生，它向用户提供工程规划，工程验证、工艺分析，逻辑验证等全流程数字化工厂解决方案，帮助企业在研发前期进行产能确认，提高行业竞争力。

1.布局配置

Digital Twin Factory中有超过2400多种的成熟组件，组件中有各大品牌商的机器人和自动化产设备。包ABB、KUKA、Fanuc、Comau、NACHl、川崎、YASKAWA、Staubli、 新松等，以及大量参数化的定义的传送带，CNC机床，龙门架，外围设备，人机协作元素，可以直接拖动到3D世界中构建布局。

2.模型兼容性

Digital Twim Factomy支持导入3DStudio、NX、SolidWorks、CATIA、Igrip/Quest/VNC、Pro/E、 Autodesk、JT等格式的模型，兼容绝大多数的CAD格式，用户可以方便的导入自己设计模型，节省工作时间。软件还支持3D点云格式文件导入，将设施的点云模型直接导入3D世界，并在其中配置布局，可以轻松地将它们进行包括再优化设计，距离和角度测量以及碰撞分析等任务。

3.工艺流程创建

软件设置的工艺编辑器可以在布局搭建过程中可视化地管理工艺和生产流程，能够方便的分析生产效率、排除故障、修改流程和生产逻辑。工艺编辑器可以定义和管理流程的行为，如机器人、缓冲区和其他生产步骤，可以根据不同的加工产品类型将工艺配为有条件的运行。利用流程编辑器可以为不同的产品定义流程顺序和传输方式，可以使得工艺和生产流程更加直观。

4.虚拟仿真

在软件中搭建的实物数字模型，可以仿真设计的合理性。可以对机器人进行示教编程，并添加了可以对对机器人编程的逻辑指令，分析机器人可达性和干涉检测，包括机器人与机器人、机器人与外围设备的信号交互。观察虚拟仿真环境中各组件的运动情况，查看每个机器人、设备的效率，使用线形图，饼状图等统计数据，了解生产线的动态情况，识别瓶颈并评估生产性能的变化，方便地修改设计缺陷，仿真不同的方案。仿真的结果可输出动态3D的PDF文件，也可输出高清的AVI、MP4视频文件。支持3D手机APP展示，支持自带软件直连VR播放和交互操作。

5.设备连接

具备PLC连接功能，支持倍福、西门子PLC+SIMIT、WINMOD和OPC UA等直连接口，以及机器人的控制器直连接口，可以测试和验证PLC和机器人程序，也可以实现对生产过程的实时监控，并能和PLC通讯同步运行体验VR。

6.开放式结构

Digital Twin Factory的开放度和模块化更高，软件建立在.NET的技术上，为使用者提供了熟悉的开发界面。软件提供Python APl接口便于用户定制自己的UI界面和特定的仿真功能。

7.数字孪生应用

在软件中对模型定义，通过python语言编写触发信号，OPC UA接口将PLC数据与数字孪生软件进行通讯交互，实现软件与PLC之间的虚实结合，实现数字孪生功能。