如何改进机器人系统的产品开发过程-机器人报告

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降低成本，节省时间，加快机器人产品的设计和开发过程。

机器人继续开拓新天地。你可以看到他们在汽车工厂给汽车喷漆，在医院做手术，或者在机场清理地板。机器人不再只是一种专用的制造工具，它正在从生产线扩展到太空探索、食品加工和教育等领域。

随着机器人变得越来越普遍，并进入新的应用领域，它们也变得越来越复杂，迫使设计师和工程师以新的方式来设计和开发机器人。设计师现在必须解决的一些挑战包括日益复杂的自动化需求、向更复杂的机器人架构的转变和更大的机器智能。

要克服这些设计和开发障碍，并在预算内按时交付机器人，需要一个复杂的软件工具生态系统，这些软件工具可以无缝协作。通过使用正确的工具，您将能够:

创建和实现您的产品的数字双胞胎，同时支持机械和电气设计，模拟和数据管理。
促进设计、工程和营销团队之间的合作，以及与供应商、客户和其他外部利益相关者之间的合作。
在产品开发过程的每一个阶段都能获得好处，降低成本，缩短上市时间。

用正确的软件改进机器人产品开发

向更复杂、更智能的机器人设备和系统的转变可能会减缓产品开发过程，拖延你的上市时间，超出项目预算，并降低产品质量。您可以通过实现集成的软件套件来解决这些挑战，该软件套件使设计师、工程师和其他涉众能够在产品设计过程中更有效地协同工作。这些软件工具还促进了相关人员之间的信息交流，使其更容易看到和快速反应的变化，作为一个机器人的设计进步。

此外，这些软件工具可以支持您在设计和开发过程中实施数字孪生战略。数字孪生兄弟——机器人的详细三维模型——可以在产品设计过程中为其增加巨大的价值。然后，您可以利用这些数据来优化单个组件和完整系统的性能，从而创建支持更快循环时间、几乎不需要维护且符合严格安全标准的机器人。

检查所有这些框的解决方案的一个示例是固体边缘®，一个全面的软件套件，使甚至小型制造公司数字化他们的设计和开发过程。得益于其包含机械和电气设计、模拟、制造、技术出版物和数据管理的工具组合，Solid Edge在12个关键领域发挥了优势:

创造和想象新的机器人设计．由于集成了逼真的渲染工具，Solid Edge让您创建高端视觉和动画的建议产品，然后把这些资产的生活。这些视觉效果是复杂的营销材料，可以清楚地展示你的创新，并帮助你从人群中脱颖而出。而且，有了Solid Edge Augmented Reality，你可以将真实尺寸的数字原型应用到真实世界的环境中，使你能够在它建成之前就在预期的环境中展示你的设计。

以更好的可追溯性管理设计需求。产品设计是由需求驱动的。Solid Edge集成了一个需求管理模块，允许您在设计和制造过程中链接和跟踪关键设计需求。它还使所有内部和外部利益相关者都可以轻松地访问这些要求，从而使您能够交付满足客户要求并符合重要行业法规的成功产品。

加速三维机械设计。凭借三维计算机辅助设计(CAD)功能，Solid Edge能够更快、更高效地设计机器人。该软件可以很容易地重用经过验证的组件和标准目录部件，降低开发成本，加速产品交付，并最大限度地降低业务风险。Solid Edge还为用户提供了自然和迭代设计的自由，由于集成了基于云的目录选项，它简化了寻找3D模型的过程。这种紧密的集成直接运行在Solid Edge，让您立即访问数以百万计的制造商的部件。

轻松设计电路和线束。为了更好地管理不断增加的电气元件和系统的数量和复杂性，Solid Edge使您能够快速轻松地创建电气接线示意图和线束。该软件的接线设计模块包括自动功能，可帮助您选择线规和保险丝，甚至可以检查和验证电路的行为。另一个工具，Solid Edge Harness Design，自动化了从设计到生产的流程，使线束制造流程更高效。

快速将电子元件整合到机械设计中。使用Solid Edge，您可以克服一些机电设计挑战，这些挑战来自于在密闭空间布线电路或包装印刷电路板(PCB)。得益于其电子设计工具套件，您可以在开发过程中更早地识别设计问题，同时无需创建实体原型。例如，Solid Edge Electrical Routing模块自动围绕复杂的3D模型布线电线和线束，甚至建立正确的电线长度。通过Solid Edge PCB协作，您可以轻松地将PCB设计集成到机电组件中。

优化你的设计的运动学和动态性能。Solid Edge Simulation提供Solid Edge部件的集成运动学和动力学分析。通过模拟设计的运动学行为，您可以更好地了解机器人系统的真实动力学功能并优化其运动特性。而且，在设计周期的早期识别潜在问题可以让您在制造之前解决问题，从而显著降低成本和交付时间。

分析应力、振动和冷却。使用Solid Edge Simulation，您可以在产品开发周期的早期识别和避免设计问题。例如，您可以使用内置的谐波响应分析来分析系统的振动行为，确保您的机器人系统避免任何共振问题。该软件还提供了结构模拟结果，以揭示振动的固有频率，它可以识别设计的屈曲载荷。此外，稳态和瞬态传热分析工具测量模型的温度分布，验证冷却性能。得益于这些数字分析，您可以解决制造前的压力、振动和冷却问题，最大限度地降低成本和原型。

可视化机器人工作单元．Solid Edge提供工具来验证一个完整的制造工作单元将如何工作。使用由软件的各种CAD功能创建的动画，您可以评估所建议单元内的机器人或运动路径的适用性。这些功能还允许您可视化多个元素如何协同工作，确保各部分不会相互干扰。

更有效地制造零件。使用Solid Edge CAM Pro -一个模块化的，灵活的计算机辅助制造(CAM)套件的数控(NC)编程解决方案-您可以创建并轻松地更新与CAD模型相关的刀具路径。该工具甚至支持将模型输出到内部3D打印机和外部AM服务。此外，CAM Pro允许您访问一个基于云的机构，以报价和制造各种材料的部件，提高传统加工和AM技术的生产率。

管理项目和工程变更。Solid Edge包括集成的设计管理工具和预配置的工作流程，使您的不同团队能够访问和跟踪项目，即使设计更改。从集成的数据管理工具到产品生命周期管理(PLM)功能，这些资源可以帮助您识别关键路径活动并更有效地管理变更。

实现基于云计算的协作。西门子的Teamcenter Share应用程序与Solid Edge和其他CAD格式合作，支持基于云的多种格式CAD数据协作。以可控的方式共享多cad设计数据的能力:
- 保护知识产权。
- 促进与供应商和客户的沟通。
- 使客户能够在真实环境中查看产品。
- 减少设计错误，加快产品开发过程。
- 展示过程中的设计，这得益于内置的增强现实功能。
简化调试、安装和服务. Solid Edge提供各种工具，确保您的机器人安装、使用和维护正确。借助其3D CAD功能，您可以在移动设备上查看模型，并允许远程访问设计数据。此外，软件的技术出版物模块允许您创建交互式用户指南、维护说明和备件目录，以确保清楚地传达所有正确的安装和维修程序。这种在内部生成高质量文档的能力还减少了对专业技术作者或外部出版服务的需求。

超出您的设计预期

得益于Solid Edge及其价格合理、易于使用的软件工具，设计师和工程师可以在机器人设备和系统的产品开发过程中获得许多时间和成本效益。用户已经报告了以下情况:

更快的上市时间。
降低业务风险。
减少昂贵、耗时的原型制作。
在特定的设计任务上节省75%的时间。
在开发和生产团队之间进行更多无错误的协作。
以更大的速度和灵活性实现客户需求。

要了解更多关于Solid Edge如何帮助您的机器人设计，请访问:https://www.siemens.com/robotics-design．

进化中的机器人世界
机器人世界的三大趋势正在改变机器人制造商的设计和开发需求。这些趋势包括:

智能工厂计划．工业、商业和消费部门对机器人的需求正在增长。目前，全球有超过240万个工业机器人在工厂运作，特别是在美国、日本、中国、韩国和德国。然而，工厂里的机器人只是一个更大趋势的一个方面:智能工厂的崛起，也被称为工业4.0。从医疗保健到食品加工，许多行业的公司都在寻求优化他们的生产流程，包括数字化、先进制造(AM)、人工智能和分析。有了这些技术，制造商可以提高运营效率，提高产品质量，并对变化的市场需求做出快速反应。

全球卫生问题．许多制造商都在寻求降低人工操作制造环境所涉及的风险，最终目标是减少生产和供应链中断。为此，机器人可以取代那些从事高风险、重复性或体力繁重工作的工人——从在实验室、医院和仓库搬运货物，到清洁和消毒公共区域。最近的一个例子是，在COVID-19大流行期间，许多公司利用机器人的力量实现社交距离和保护员工。

移动机器人体系结构．尽管自动化加速发展，许多机器人设备和系统的制造商仍面临着新的挑战。首先，这些设备越来越复杂，比以往任何时候都需要更多的传感器和电子设备。机器人制造商必须应对这些挑战，否则就会遭受产品质量差、上市时间延迟和更高的生命周期成本的折磨。在传统的机器人体系结构中，所有驱动部件都连接到一个中央控制器，该控制器包含操作所需的所有逻辑和编程。现在，编程逻辑变得更加分布式，运行在每个驱动组件上的更小的控制器上。其结果是:机器人平台不再那么集中化，而是更加模块化和可定制化。

此外，现代机器人更加智能。这些系统不是盲目地遵循线性规划程序，而是利用传感器和视觉系统从环境中收集反馈。许多人还利用机器学习技术来增强他们的能力和动态调整行为，导致了一类新的协作机器人——也称为Cobot——的兴起，它可以与人类一起工作。

由西门子Solid Edge赞助