T/SAITA 006-2025 工业应用移动机器人 复合机器人仿真技术通用要求
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- 标准类型：团体标准规范
- 标准语言：中文版
- 文件类型：PDF文档
- 更新时间：2025-06-17
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资料介绍
《工业应用移动机器人复合机器人仿真技术通用要求》(T/SAITA 0062025) 主要内容的详细总结：
标准核心目标： 规范工业应用复合机器人（移动底盘+协作机械臂+末端执行器）在仿真部署环节的技术要求，提高部署效率，降低现场调试成本，促进与智能制造系统的融合。
一、 范围 (Scope)
- 规定了应用于工业领域的复合机器人仿真技术的基本要求、技术要求和版本管理。
- 适用于复合机器人仿真技术的仿真应用。
二、 规范性引用文件 (Normative References)
- 引用了基础标准 GB/T 12643-2013/ISO 8373:2012《机器人与机器人装备词汇》。
三、 术语和定义 (Terms and Definitions)
- 直接引用 GB/T 12643-2013 中的定义：
- 移动机器人 (Mobile Robot)： 基于自身控制、可移动的机器人。
- 复合机器人 (Composite Robot)： 移动底盘上安装有协作机械臂，并在机械臂末端安装有末端执行器的机器人。
四、 基本要求 (Basic Requirements)
- 出发点： 仿真应尽量符合实际应用场景和要求，旨在指导实际部署或解决实际问题。
- 建模基础： 应基于丰富的资源库，并允许用户自定义建模。
- 人机交互： 应在人机交互良好的软件界面上进行。
- 结果呈现： 结果应直观呈现，或以数据、曲线、图表等形式输出。
- 后置处理： 应对主要功能模块或指定模块生成后置代码，提供给用户实际使用，并允许用户编辑。
五、 技术要求 (Technical Requirements)
- 5.1 概述： 技术要求体现在仿真软件中，包含软件界面、软件组成和仿真工作流程。
- 5.2 软件界面： 规定了仿真软件界面的标准布局（见图1）：
- 菜单及功能区： 顶部，提供文件、编辑、视图、高级功能等。
- 基础资源库及工具界面： 左侧，图标形式提供常用功能快捷入口。
- 2D/3D仿真环境/在线程序编辑： 中央工作区，支持任务执行和布局自定义。
- 状态及信息提示区： 底部，显示任务进度、仿真状态、错误和提示信息。
- 交互及属性区： 右侧，显示和修改功能模块的属性参数。
- 5.3 软件组成： 详细规定了仿真软件应包含的功能模块和算法库：
- 5.3.1 概述： 以树状结构组织。
- 5.3.2 基础资源库模块：
- 基础功能库： 移动行走（点对点、直线、圆弧等；转弯；掉头）、自主避障（障碍物设置、识别、绕障）、激光导航（传感器、安装、导航方式）、视觉伺服（传感器、安装、速度/加速度限制）、物料拾取（移动/静止、手爪、坐标、轨迹）、物料放置（移动/静止、坐标、轨迹）。
- 部件模型资源模块： 通信数据包（机器人-调度系统、调度系统-外部系统）、辅助设备模型（PLC、传输带、状态机）、服务接口方式（报文、WebAPI、WebService、SDK）、传感器模型（激光雷达、相机、IMU、GPS）、复合机器人零部件模型（轮毂模组、关节模组等）、应用软件API接口（如Python API）。
- 5.3.3 路径规划及调度算法库：
- 支持起点、中间点、终点设定。
- 功能要求：两点间路径最短/最优、同路径时间最短/最优、指定时间/点路径规划、基于工艺顺序的规划、多机器人协同路径规划、基于优先级的规划、具备CAM功能（基于CAD模型轨迹规划）。
- 5.3.4 仿真模块：
- 功能要求：机器人轨迹模拟、出错提示、仿真速率调整、碰撞检测、自动避障检测、运行数据展示（时间、路径长、避障信息等）。
- 兼容性要求：支持导入外部算法、点云地图、零部件设计模块。
- 高级功能：仿真时间设置、速度/加速度分析、力学/动力学分析、兼容NVIDIA Isaac Sim模型格式。
- 5.3.5 后置模块：
- 根据轨迹和坐标系生成机器人可执行代码（通用语言）。
- 支持导入主流品牌机器人编程语法规则，生成对应代码。
- 提供后置代码编辑器，允许用户编辑。
- 支持以文件包导出或一键发送至真实机器人。
- 5.3.6 自定义功能模块： 支持三维模型导入（如.STEP）。
- 自定义复合机器人： 定义模型（STEP Part 203）、移动速度（按类型和负载限定）、定位偏差（位移mm, 旋转°）、导航方式（磁带、磁钉、光学、二维码、坐标、激光、视觉、基站、GPS）、转弯半径（考虑结构、地面、负载）、驱动轮类型（差速、舵轮、麦克纳姆轮、履带）。
- 自定义机械臂： 定义模型（STEP）、连杆结构、轴运动参数（极限角度、角加速度、速度）、运动学正/逆解、D-H参数（连杆长、扭转角、偏移量、关节角）。
- 自定义末端拾取结构： 定义零件模型（STEP）、动力驱动种类、拾取起始位置/传动机构/运动副/运动路径、零件重量/重心/惯量。
- 自定义场景： 设置仿真环境参数，包括环境因素（人为、避障约束、安全条件）、障碍物约束、交叉作业约束、地图条件。
- 5.3.7 地图库： 包含典型应用场景示例地图库、历史导入/编辑的地图库、导入的点云数据库。示例地图（如车间、流水线）应可编辑。
- 5.3.8 避障算法库： 提供常用行走避障算法模块库和交通管制模块库，允许用户导入或自建。
- 5.3.9 订单任务模块： 用于任务分单指派，定义目标点位（移动和操作）、节拍要求、任务类型，允许分别编辑移动和操作参数。
- 5.3.10 节拍编辑模块： 可规定和约束任务执行的时间、运行区间、目标点等，以满足移动和操作节拍要求。
- 5.3.11 机械臂操作资源模块：
- 校准模块： 支持点位匹配（三点校准、多点校准、点云校准）。
- 轨迹模块： 生成并编辑机械臂轨迹。
- 后置代码模块： 可单独生成机械臂轨迹控制程序。
- 5.3.12 安全模块：
- 限定移动区域、点位、速度、加速度。
- 限定机械臂操作空间范围、操作区域。
- 设定外部触发条件（可多序列、多类型）保障行为安全。
- 5.3.13 高级功能模块库 (推荐)：
- 移动与操作协同控制算法库、多机器人协同控制算法库。
- 支持导入第三方模型（.stp, .obj, .vrml, .stl）。
- 真实机器人与仿真系统在线仿真功能。
- 在线代码编辑或在线二次开发功能库。
- 真实感仿真效果（焊接起弧、火焰切割、喷涂粒子等）。
- 机器人虚拟控制器数字孪生体（功能性能与真实一致）。
- 5.4 仿真工作流程：
- 5.4.1 基本流程： 定义了标准的仿真工作流程（见图2）。
- 5.4.2 场景地图导入： 导入已有地图或在环境中自建地图。
- 5.4.3 场景搭建： 利用地图库元素，构建环境（可行驶/禁止区、设备、障碍物）。
- 5.4.4 模型建模&检索：
- 从基础资源库检索调用机器人、工具、设备模型。
- 若库中没有，则通过自定义模块载入并定义参数。
- 5.4.5 模型导入、移动、操作行为搭建、编辑： 利用路径规划、避障算法、调度算法、订单任务、节拍编辑等模块，构建和编辑机器人和设备的移动及操作行为。
- 5.4.6 标定及设置： 根据实际点位数据和节拍要求，在仿真环境中标定对应点位（如起始点）。
- 5.4.7 路径规划与编辑： 设置或编辑复合机器人的移动路径和机械臂末端轨迹参数。
- 5.4.8 仿真：
- 启动仿真，验证程序（移动、作业）正确性。
- 若发现错误（如路径点问题、碰撞），返回路径规划进行优化。
- 5.4.9 仿真结果正确与误差评估：
- 判断仿真结果正确性或准确性（是否满足要求/设定的误差值）。
- 若不满足，返回修正模型/参数，重新仿真。
- （注：误差值由用户自行设定）
- 5.4.10 生成后置代码： 利用后置模块，根据机器人语言格式要求生成可执行代码。
- 5.4.11 一键发送： （可选）将代码或可执行文件一键发送至实际机器人控制器。
六、 版本管理 (Version Management)
- 企业应根据内部修订要求，自行完成仿真软件的版本管理工作。
七、 参考文献 (Bibliography)
- 列出了相关的国家标准(GB)、国际标准(ISO/IEC)、行业白皮书等作为参考依据。
总结要点：
- 目的明确： 解决复合机器人现场部署调试难、成本高的问题，通过标准化仿真技术提升部署效率和可靠性。
- 核心在软件： 标准的核心是对仿真软件的功能、界面、组成和流程提出了详细的技术要求。
- 模块化要求： 软件必须具备丰富的功能模块库（基础、规划、仿真、后置、自定义、地图、避障、任务、节拍、操作、安全等）。
- 强调自定义： 允许并详细定义了如何自定义复合机器人本体、机械臂、末端工具和场景。
- 流程标准化： 规定了从地图导入、场景搭建、模型建立、行为编辑、路径规划、仿真验证到代码生成的标准工作流程。
- 注重实用性与兼容性： 要求仿真结果指导实际部署（后置代码生成、一键发送），支持多种模型格式导入，兼容外部工具（如Isaac Sim）。
- 安全与节拍： 专门设置了安全模块和节拍编辑模块，确保仿真考虑实际应用中的关键约束。
- 企业自主权： 版本管理由企业自行负责。