工业机器人高保真数字孪生及其故障诊断系统

工业机器人是一种典型的机电耦合的制造装备，在工业生产中发挥着重要作用。工业机器人的健康平稳运行对于机器人生产系统至关重要。为此，需要建立可靠的工业机器人故障诊断方法和系统以及时对故障进行检测、定位和隔离。数字孪生是近年来涌现出来的一种数字化技术，通过构建工业机器人高保真数字孪生并与机器人实时双向通信，能够实现工业机器人的透明化、智能化管理和应用。

本项目以SD3/500六轴工业机器人为研究对象，首先，从“几何-机理-规则-数据”多维融合角度考虑，构建其高保真的数字孪生模型。然后开发出六轴工业机器人数字孪生管控系统，并基于Comsol多物理场建模与仿真软件构建面向该工业机器人典型装置和机构（如伺服电机、轴承、连杆机构等）的机电耦合模型，实现对该机器人的多物理场仿真和监控，开发出六轴工业机器人数字孪生仿真系统。最后，基于数字孪生技术研究工业机器人故障诊断方法，对工业机器人运行状态（尤其是故障状态）进行仿真，并开发故障诊断方法，实现对工业机器人的故障识别和判断，系统实现方法及相关技术如1所示。