數(shù)字孿生技術(shù)在機(jī)器人維修中的應(yīng)用實(shí)踐主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
實(shí)時(shí)監(jiān)測與故障預(yù)測：數(shù)字孿生技術(shù)通過創(chuàng)建設(shè)備的虛擬副本，實(shí)時(shí)接收來自機(jī)器人傳感器的數(shù)據(jù)，如溫度、振動(dòng)、碰撞和載荷等。這些數(shù)據(jù)輸入到數(shù)字孿生模型中，使模型能夠反映實(shí)際機(jī)器人的工作狀態(tài)和環(huán)境變化。通過這種方式，可以在機(jī)器人出現(xiàn)故障前進(jìn)行預(yù)測，從而提前進(jìn)行維護(hù)，避免意外停機(jī)和生產(chǎn)損失。
故障診斷與分析：數(shù)字孿生模型可以用于模擬和分析機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，從而識(shí)別和診斷潛在的故障。例如在工業(yè)機(jī)器人高保真數(shù)字孿生及其故障診斷系統(tǒng)項(xiàng)目中，以 SD3/500 六軸工業(yè)機(jī)器人為研究對(duì)象，從 “幾何 - 機(jī)理 - 規(guī)則 - 數(shù)據(jù)” 多維融合角度構(gòu)建高保真數(shù)字孿生模型，基于 Comsol 多物理場建模與仿真軟件構(gòu)建機(jī)電耦合模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的多物理場仿真和監(jiān)控，能有效識(shí)別和判斷機(jī)器人的故障。此外，通過物理實(shí)體與虛擬模型的雙向交互，可以對(duì)機(jī)器人狀態(tài)進(jìn)行可視化監(jiān)測，提高故障判斷的準(zhǔn)確性。數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合了數(shù)據(jù)分析和模型分析，實(shí)現(xiàn)了多維度、多模式的立體分析方式，有助于深入理解機(jī)器人的故障機(jī)理。
預(yù)測性維護(hù)算法開發(fā)：數(shù)字孿生技術(shù)可以用于開發(fā)預(yù)測性維護(hù)算法。通過在數(shù)字孿生模型中模擬各種故障情況，工程師可以生成所需的傳感器數(shù)據(jù)，用于訓(xùn)練和驗(yàn)證故障檢測算法。這種方法避免了在實(shí)際機(jī)器人上進(jìn)行昂貴和風(fēng)險(xiǎn)高的故障測試，同時(shí)允許在可控環(huán)境中測試和優(yōu)化算法。
維修過程模擬與指導(dǎo)：在維修機(jī)器人時(shí)，技術(shù)人員可以利用數(shù)字孿生模型模擬維修過程。通過虛擬操作，提前規(guī)劃維修步驟、準(zhǔn)備所需工具和零部件，減少實(shí)際維修時(shí)間。對(duì)于復(fù)雜的維修任務(wù)，還可以通過數(shù)字孿生模型對(duì)維修人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高維修技能和效率。如在退役動(dòng)力電池機(jī)器人智能拆解工作站的數(shù)字孿生系統(tǒng)研究項(xiàng)目中，通過數(shù)字孿生技術(shù)，在虛幻引擎和 WEB 前端中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人拆解作業(yè)的實(shí)時(shí)仿真還原，能遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，顯著提升了拆解過程的效率和穩(wěn)定性。
設(shè)備維護(hù)與運(yùn)營優(yōu)化：數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用有助于優(yōu)化機(jī)器人的維護(hù)計(jì)劃和運(yùn)營策略。通過預(yù)測機(jī)器人故障和維護(hù)需求，企業(yè)可以實(shí)施更加精確和高效的維護(hù)措施，減少停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和設(shè)備使用壽命。
我國首個(gè)電氣化鐵路接觸網(wǎng)智能檢修機(jī)器人平臺(tái)也是數(shù)字孿生技術(shù)在機(jī)器人維修中應(yīng)用的典型案例。該平臺(tái)以機(jī)器人群組為核心，融合 3D 數(shù)字孿生、智能識(shí)別、控制 AI 等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了 “自主識(shí)別缺陷、智能制定檢修策略、毫米級(jí)精準(zhǔn)檢修” 的接觸網(wǎng)智能檢修體系。平臺(tái)搭載視覺監(jiān)控與數(shù)字孿生系統(tǒng)，實(shí)時(shí)構(gòu)建三維作業(yè)場景，規(guī)避傳統(tǒng)人工檢修的視覺盲區(qū)，將安全事故風(fēng)險(xiǎn)降低 90%。平臺(tái)上線后，單次作業(yè)效率提升 1 倍，檢修合格率達(dá) 100%。
