面向工業機器人的數字孿生建模精度補償方法*

康瑞浩，胡俊山，田 威，張嘉偉，馬創業

（1.南京航空航天大學，南京 210016；2.中國空空導彈研究院，洛陽 471000）

隨著機器人技術的快速發展，以工業機器人為載體的智能裝備在航空航天智能生產線中的應用愈加廣泛，如飛機翼面鉆鉚、型面銑削、部件裝配等場合[1]。同時，對機器人作業過程的動態監測需求也變得更加迫切。數字孿生技術 （DT）能夠對裝備、產線乃至全工廠進行實時、有效的監測，而數字孿生能否準確地映射物理空間狀態取決于數字孿生建模的準確度。現有機器人數字孿生建模方法大多依賴理論參數來構建模型，在傳感器數據驅動下，往往導致數字孿生模型的運動軌跡與物理空間的實際軌跡不一致，影響到后續的預測與控制效果。因此，如何建立高精度、高保真的數字孿生模型面臨著巨大挑戰。

2003年Grieves教授于密歇根大學的產品生命周期管理 （PLM）課程上首次提出數字孿生概念[2]，描述為物理系統的數字化信息結構，數字孿生模型是將數字信息嵌入到物理系統中而形成的獨立實體。北航陶飛教授團隊[3–6]是國內較早深入開展數字孿生理論與技術研究的團隊，提出了數字孿生“五維模型”并建立了數字孿生模型評價指標體系。不同的研究者也從各個方面不斷豐富數字孿生的概念[7–8]。Li等[9]構建面向全生命周期動態演化的數字孿生驅動信息架構。Xia等[10]從制造結構層面建立數字孿生驅動的智能工廠，進而在此基礎上實現智能感知[11]、預測[12]、過程優化[13]和控制策略[14]等功能。……