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據(jù) Gartner 預(yù)測(cè)，到 2033 年，空間計(jì)算市場(chǎng)將從 2023 年的 1100 億美元增長至 1.7 萬億美元。

Human-machine synergy brings together the physical and digital worlds.

? Spatial computing: Digitally enhances the physical world using technologies like augmented and virtual reality to offer immersive experiences.

Spatial Computing Creates Immersive Experiences for Businesses and Customers Alike.

? Spatial computing technology merges the real and virtual worlds for employees and customers — and it’s coming soon.

空間計(jì)算(Spatial Computing)是利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，以數(shù)字方式增強(qiáng)物理世界。它將實(shí)體和虛擬體驗(yàn)之間的交互提升到一個(gè)新的級(jí)別。在未來五到七年內(nèi)，空間計(jì)算的使用將通過簡化工作流程和增強(qiáng)協(xié)作能力來提高企業(yè)效率。

圖撲軟件根據(jù)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的工業(yè)產(chǎn)線機(jī)械臂數(shù)字孿生環(huán)境，對(duì)數(shù)字孿生關(guān)鍵構(gòu)件、工作過程進(jìn)行驗(yàn)證，形成此文，與大家共同探討數(shù)字孿生系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)。

01

場(chǎng)景概覽

工業(yè)產(chǎn)線機(jī)械臂通過精確的重復(fù)動(dòng)作執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)。圖撲軟件自主研發(fā)的 HT for Web 產(chǎn)品數(shù)字孿生搭建應(yīng)用，使機(jī)械臂的每個(gè)動(dòng)作、每次維護(hù)和每次故障都能在虛擬空間中得到映射和分析。不僅提高了機(jī)械臂的運(yùn)行效率，還通過預(yù)測(cè)性維護(hù)降低了意外停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。本案例驗(yàn)證功能涵蓋了產(chǎn)線機(jī)械臂數(shù)據(jù)采集、基于組態(tài)平臺(tái)的監(jiān)控場(chǎng)景搭建、數(shù)據(jù)綁定、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫、異常感知處理、控制指令下發(fā)、多監(jiān)控屏聯(lián)動(dòng)、VR 控制等。

02

整體架構(gòu)

數(shù)字孿生產(chǎn)線機(jī)械臂集成了工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、物聯(lián)網(wǎng)、低代碼開發(fā)和虛擬仿真等技術(shù)的先進(jìn)應(yīng)用。圖撲依托自研 HT 低代碼數(shù)字孿生平臺(tái)，構(gòu)建生產(chǎn)線機(jī)械臂的高精度虛擬模型，既能實(shí)時(shí)映射物理機(jī)器人在生產(chǎn)線上的操作狀態(tài)，又能控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為虛實(shí)聯(lián)動(dòng)提供了強(qiáng)大而靈活的支持。 

HT 低代碼數(shù)字孿生平臺(tái)（二三維一體化組態(tài)平臺(tái)），基于自主可控二三維一體化引擎實(shí)現(xiàn)，以搭積木形式構(gòu)建工業(yè)產(chǎn)線數(shù)字孿生應(yīng)用，平臺(tái)支持素材模型和功能庫，支持自主搭建新的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，配置化方式對(duì)接多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)數(shù)字孿生場(chǎng)景運(yùn)行。

·支持接入?yún)f(xié)議

本案例通過采集器獲取設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制命令。系統(tǒng)可接入工業(yè)產(chǎn)線的各類設(shè)備，支持多種接入?yún)f(xié)議：

HT 機(jī)械臂案例采用三菱 FX3U 系列 PLC 作為產(chǎn)線機(jī)器人的控制器。因此我們使用三菱 FX 編程口專用通信協(xié)議采集/控制機(jī)械臂，并使用 RS-485 進(jìn)行物理連接。

關(guān)于三菱 FX 編程口專用通信協(xié)議

上位機(jī)可以通過三菱 FX 編程口專用通信協(xié)議，利用 PLC 的串口模塊與 PLC 建立通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸。串口類型可能是 RS-232C、RS-422、RS-485，具體取決于使用的硬件模塊。該協(xié)議支持以下功能：

? 監(jiān)視 PLC 的運(yùn)行狀態(tài)。

? 采集 PLC 的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

? 顯示 PLC 的數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤信息。

? 上位機(jī)可下載/上傳 PLC 階梯圖程序至 PLC。

? 使用 RS-422 時(shí)，單個(gè)上位機(jī)可同時(shí)連接多達(dá) 16 臺(tái) PLC。

通信格式簡介

上位機(jī)可通過使用下列特定指令搭配固定的通信格式，或?qū)懭?nbsp;FX 系列 PLC 各元器件(X,Y,M,S,T,C,D)的 ON/OFF 狀態(tài)及數(shù)值。

在系統(tǒng)功能和可訪問性上，圖撲 HT 引擎強(qiáng)大的底層技術(shù)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的多設(shè)備兼容性。用戶可通過 PC、大屏、手機(jī)、平板、VR/AR 等多種終端靈活操作。

03

工業(yè)采集器

·工業(yè)采集器主要功能

? 數(shù)據(jù)采集：從各種工業(yè)設(shè)備如傳感器、PLC、DCS 等實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)。

? 協(xié)議轉(zhuǎn)換：將不同設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成通用格式，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

? 邊緣處理：在數(shù)據(jù)源頭進(jìn)行初步處理，如過濾、聚合、分析，以減少傳輸數(shù)據(jù)量和提高響應(yīng)速度。

? 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，支持后續(xù)的查詢和分析。

? 數(shù)據(jù)分析：對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和挖掘，提取有用的信息和知識(shí)。

? 實(shí)時(shí)監(jiān)控：實(shí)時(shí)顯示設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)過程，提供必要的報(bào)警和通知。

? 安全保障：確保數(shù)據(jù)在采集、傳輸和存儲(chǔ)過程中的安全性，防止未授權(quán)訪問和數(shù)據(jù)泄露。

? 系統(tǒng)集成：與其他企業(yè)系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫流動(dòng)和業(yè)務(wù)協(xié)同。

·部署環(huán)境

數(shù)據(jù)采集器支持的操作系統(tǒng)和平臺(tái)包括但不限于：

04

HT 機(jī)械臂主要功能

工業(yè)機(jī)械臂主要由基座、旋轉(zhuǎn)臂、前臂、末端執(zhí)行器和控制系統(tǒng)組成?；谶@種機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，圖撲 HT 搭建了輕量化設(shè)備監(jiān)控、控制和管理的一體化平臺(tái)，主要功能包括：

① 根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)采集周期，實(shí)時(shí)上報(bào)產(chǎn)線機(jī)器人的各點(diǎn)位數(shù)據(jù)，還原機(jī)械臂的實(shí)際姿態(tài)。

② 操控機(jī)械臂啟動(dòng)和停止等。

③ 切換機(jī)械臂的工作狀態(tài)。

④ 為機(jī)械臂編程工作流程。

⑤ 調(diào)整機(jī)械臂的工作參數(shù)，包括速度、工作模式和手抓切換等。

⑥ 恢復(fù)機(jī)械臂的出廠設(shè)置。

·正常運(yùn)轉(zhuǎn)

場(chǎng)景內(nèi)機(jī)械臂根據(jù)指令完成物體抓取放置到目標(biāo)位置，分解動(dòng)作還原：機(jī)械臂啟動(dòng)-張開抓手-驅(qū)動(dòng)抓手-抓取物體-旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂到目標(biāo)位置上方-放下機(jī)械臂-張開抓手釋放物體-回到初始狀態(tài)。

·異常監(jiān)測(cè)與處置

場(chǎng)景內(nèi)還支持利用紅外傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)抓取目標(biāo)的位置狀態(tài)。當(dāng)監(jiān)測(cè)異常情況（如目標(biāo)被意外移走）時(shí)，機(jī)械臂會(huì)自動(dòng)歸位并開始下一輪抓取流程。幫助企業(yè)提高生產(chǎn)線的適應(yīng)性和魯棒性，一定限度地減少因異常情況導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間，提高整體生產(chǎn)效率。

數(shù)字孿生界面

人機(jī)交互界面

·緊急停止

緊急停止功能用于產(chǎn)線機(jī)器人在工作過程中隨時(shí)被停止。這可通過產(chǎn)線機(jī)器人的物理按鍵、操作面板或數(shù)字孿生可視化界面的停止按鈕實(shí)現(xiàn)。

從工業(yè)生產(chǎn)線控制角度來看，緊急停止和異常監(jiān)測(cè)兩大功能確保生產(chǎn)過程的安全性和效率至關(guān)重要。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和快速響應(yīng)機(jī)制，在生產(chǎn)效率和安全性之間取得平衡。

·機(jī)械臂手動(dòng)編程設(shè)置

場(chǎng)景兩側(cè) 2D 面板所展示內(nèi)容主要用于手動(dòng)定義機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式。左側(cè)面板包含了原點(diǎn)設(shè)置、清除指令、編輯程序、新建動(dòng)作序列以及精確調(diào)整關(guān)節(jié)坐標(biāo)，右側(cè)面板則是設(shè)置編程時(shí)的相應(yīng)參數(shù)。通過這些功能，操作者可以靈活地創(chuàng)建、修改和優(yōu)化機(jī)械臂的動(dòng)作，確保其能夠準(zhǔn)確執(zhí)行各種復(fù)雜的任務(wù)。

原點(diǎn)                                                   清除

編輯                 新建

·控制流程

HT 低代碼平臺(tái)支持模型文件導(dǎo)入，機(jī)械臂部件導(dǎo)入后，可以在模型編輯器中編輯組裝成完整機(jī)械臂模型，配置設(shè)備部件之間的父子關(guān)系以實(shí)現(xiàn)各軸之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)效果，并且對(duì)各軸可運(yùn)動(dòng)范圍做數(shù)據(jù)綁定，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)方便場(chǎng)景中復(fù)用的機(jī)械臂設(shè)備。

接著需要為場(chǎng)景中的設(shè)備進(jìn)行測(cè)點(diǎn)綁定。這一步驟將機(jī)械臂的關(guān)鍵屬性，如各軸角度和氣爪開關(guān)狀態(tài)，與數(shù)據(jù)集中的相應(yīng)點(diǎn)位建立關(guān)聯(lián)，并配置點(diǎn)位返回值的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

圖紙中的按鈕等交互元素可配置多樣化的事件觸發(fā)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)控制指令下發(fā)、界面切換和動(dòng)畫播放等功能，提升用戶體驗(yàn)和操作效率。

05

多屏聯(lián)動(dòng)應(yīng)用

該場(chǎng)景內(nèi)實(shí)現(xiàn)了采集數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多屏聯(lián)動(dòng)技術(shù)。所有打開監(jiān)控畫面的終端（PC、大屏、手機(jī)、平板、VR/AR），均能實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)，監(jiān)控屏幕中的內(nèi)容緊隨數(shù)據(jù)波動(dòng)實(shí)時(shí)更新展現(xiàn)。

·多屏聯(lián)動(dòng)技術(shù)各領(lǐng)域應(yīng)用

多屏聯(lián)動(dòng)技術(shù)在不同行業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，它通過將多個(gè)顯示屏幕聯(lián)動(dòng)起來，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的同步展示和互動(dòng)，從而提高信息傳遞的效率和互動(dòng)體驗(yàn)。

1.工業(yè)自動(dòng)化：通過在多個(gè)屏幕上展示不同的數(shù)據(jù)和控制界面，提高操作的效率和響應(yīng)速度。例如，Web 端 P&ID 及三維在線多屏聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能 P&ID 與三維模型的在線瀏覽和多屏聯(lián)動(dòng)。

2.智慧教育：多終端互動(dòng)實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容在多個(gè)屏幕上的共享與互動(dòng)，提高教學(xué)的互動(dòng)性和學(xué)生的參與度。

3.智慧醫(yī)療及醫(yī)療設(shè)備：醫(yī)生可以同時(shí)查看患者的不同醫(yī)療數(shù)據(jù)和影像資料，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療、多學(xué)科協(xié)同會(huì)診、醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)的共享和管理等功能。

4.數(shù)字展覽展示：展覽內(nèi)容可以在不同的屏幕上以不同的形式和角度聯(lián)動(dòng)展示，不僅提升了展廳的科技感，也吸引了用戶的互動(dòng)體驗(yàn)。

5.智能座艙：實(shí)現(xiàn)了“一芯多屏”的發(fā)展趨勢(shì)，通過一顆芯片驅(qū)動(dòng)多個(gè)顯示屏，提供更加豐富和流暢的人機(jī)交互體驗(yàn)。

06

VR / AR 設(shè)備支持

在現(xiàn)代教育與培訓(xùn)領(lǐng)域，VR 和 AR 扮演了十分重要的角色，如實(shí)驗(yàn)室的虛擬仿真培訓(xùn)、工業(yè)的設(shè)備拆解培訓(xùn)、醫(yī)療的創(chuàng)傷急救場(chǎng)景模擬、航空航天的機(jī)組人員在太空飛行培訓(xùn)、建筑工程的挖掘機(jī)等大型設(shè)備的虛擬操作培訓(xùn)、軍事領(lǐng)域的戰(zhàn)地醫(yī)療和搜救等場(chǎng)景模擬培訓(xùn)、汽車制造業(yè)的車輛駕駛和車輛零部件組裝培訓(xùn)、能源與電力行業(yè)電力工人在高壓環(huán)境下的設(shè)備維護(hù)與修理培訓(xùn)等等。

同樣，在我們的案例中，用戶可以通過 VR 設(shè)備下發(fā)控制機(jī)械臂的操作指令，利用自定義的手柄事件觸發(fā)對(duì)應(yīng)的指令。當(dāng)用戶佩戴 VR 頭盔后，眼前即可看到與現(xiàn)實(shí) 1:1 比例的設(shè)備模型，以及兩個(gè)虛擬手柄，每個(gè)手柄都能投射出一條射線，用于與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行交互。當(dāng)射線指向某個(gè)虛擬物體時(shí)，對(duì)應(yīng)的事件就會(huì)派發(fā)。HT 平臺(tái)接收到這些事件，并將其轉(zhuǎn)化為具體的設(shè)備控制指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂的精確操控。

本案例選用 WebXR API 與 VR 頭盔進(jìn)行對(duì)接。WebXR 是一個(gè) Web API，目的是幫助開發(fā)者在瀏覽器中創(chuàng)建沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)體驗(yàn)。作為 WebVR 的升級(jí)版，其目標(biāo)是統(tǒng)一 VR 和 AR 的標(biāo)準(zhǔn)接口。目前圖撲 HT 通過與 WebXR API 的對(duì)接，簡化接入流程并封裝了易用的接口，用戶只需進(jìn)行簡單配置就能將三維場(chǎng)景完美呈現(xiàn)在 VR 頭盔中。此外，還支持跨設(shè)備使用，開發(fā)者無需關(guān)心具體設(shè)備的型號(hào)。目前，主流的 VR 頭盔設(shè)備如 Pico Neo3、Pico 4、Oculus Quest 2/3、HTC VIVE 等都可支持應(yīng)用。

通過 VR 與機(jī)械臂設(shè)備控制的結(jié)合，用戶可以在虛擬世界中沉浸式地控制設(shè)備。

如果用戶想了解機(jī)械臂的零部件構(gòu)造，HT 組態(tài)平臺(tái)支持提供三維說明書模塊，用于詳細(xì)展示機(jī)械臂零部件的拆解和組裝過程。VR 在三維說明書中的應(yīng)用主要體現(xiàn)于提升用戶對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品或設(shè)備的操作、維護(hù)和裝配過程的理解。相較于傳統(tǒng)的二維圖紙或文字說明，VR 提供了更直觀、沉浸式的交互體驗(yàn)。

07

HT 智能機(jī)械臂相關(guān)應(yīng)用

針對(duì)連續(xù)制造業(yè)這類生產(chǎn)過程持續(xù)不斷、系統(tǒng)復(fù)雜度高，且對(duì)精確控制有著極為嚴(yán)格要求的領(lǐng)域，圖撲 HT 搭建的智能機(jī)械臂生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，以其高效的調(diào)度感知、運(yùn)控和視覺驅(qū)動(dòng)等功能，賦予機(jī)械臂"眼睛"與"大腦"。使其能精準(zhǔn)識(shí)別工件、自動(dòng)規(guī)劃路徑，并進(jìn)行精準(zhǔn)抓取與裝配。結(jié)合 HMI 人機(jī)界面控制臺(tái)，幫助企業(yè)快速實(shí)現(xiàn)智慧生產(chǎn)線的智能化控制。

再如，離散制造業(yè)作為制造業(yè)的關(guān)鍵分支，其生產(chǎn)過程特征為各階段相對(duì)獨(dú)立，最終產(chǎn)品通常由多個(gè)獨(dú)立零部件組裝而成，如汽車制造、電子元器件制造、服裝產(chǎn)線等等。像智能機(jī)械臂這樣高精度、多輸入多輸出、高度非線性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，尤其適用于此。

·汽車制造領(lǐng)域

車輛自動(dòng)化生產(chǎn)線中的機(jī)械臂已成為現(xiàn)代汽車制造業(yè)的核心組件。它們通常可分為 2-6 軸，模仿人類手臂動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)高效、精確的全自動(dòng)化生產(chǎn)流程。

在圖撲數(shù)字孿生汽車制造全流程解決方案中，利用 HT 數(shù)字孿生的高精度智能焊接機(jī)器人，能夠在沖壓、焊接、噴涂和總裝車間執(zhí)行弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、噴漆和碼垛等多項(xiàng)任務(wù)。既能精細(xì)化安裝儀表盤、座椅等大型部件，也能靈活地處理小型零件的安裝。結(jié)合圖撲先進(jìn)人機(jī)界面(HMI/SCADA/MMI)，用于操作和監(jiān)視生產(chǎn)設(shè)備、調(diào)整參數(shù)和收集數(shù)據(jù)，平臺(tái)中允許單一操作員同時(shí)監(jiān)控和控制多臺(tái)機(jī)械臂。為車企實(shí)現(xiàn)了高效的人機(jī)協(xié)同作業(yè)模式，促進(jìn)企業(yè)的自動(dòng)化和集約化進(jìn)程。

圖撲 HT 智慧生產(chǎn)線數(shù)字孿生解決方案，主要通過以下幾個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂的精準(zhǔn)建模及動(dòng)作狀態(tài)實(shí)時(shí)展示：

1.建模與動(dòng)畫支持：對(duì)機(jī)械臂外觀進(jìn)行高度還原建模，細(xì)致拆分可活動(dòng)軸，支持流暢的骨骼動(dòng)畫展示。

2.PLC 測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)接：部署 PLC 數(shù)據(jù)采集服務(wù)，配置機(jī)械臂各軸的關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)信息，實(shí)時(shí)采集并傳輸數(shù)據(jù)至前端界面。

3.虛實(shí)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)：在前端界面將機(jī)械臂骨骼模型與對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)綁定，集成 PLC 數(shù)據(jù)與模型，實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)無縫聯(lián)動(dòng)，為用戶提供直觀、實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控。

圖撲軟件自研 HT 產(chǎn)品在實(shí)際項(xiàng)目中還擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)了以下功能，助力燈塔工廠進(jìn)一步提高機(jī)械臂的智能化水平和生產(chǎn)效率：

? 機(jī)械臂碰撞告警：將機(jī)械臂各軸模型抽象為安全區(qū)域內(nèi)的方塊模型。當(dāng)與設(shè)備設(shè)施或人員位置出現(xiàn)交點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)前端告警。這不僅適用于設(shè)備碰撞預(yù)警，也可用于人員安全保護(hù)。

? 管線聯(lián)動(dòng)：圖撲 HT 前端支持管線與機(jī)械臂各軸的聯(lián)動(dòng)，確保機(jī)械臂模型整體的完整性，避免管線穿模問題，更真實(shí)地模擬實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)景中各軸與管線的同步活動(dòng)。

·手機(jī)端設(shè)備管理

除上述功能外，圖撲 HT 還開發(fā)了手機(jī)端運(yùn)維管理系統(tǒng)，在智慧生產(chǎn)線監(jiān)控環(huán)節(jié)為機(jī)械臂等設(shè)備維護(hù)和管理提供了強(qiáng)大的支持。

? 全面的運(yùn)維功能：系統(tǒng)集成了維修、巡檢、保養(yǎng)、報(bào)警以及設(shè)備臺(tái)賬等多項(xiàng)監(jiān)管操作，使運(yùn)維團(tuán)隊(duì)能夠全面管理智能機(jī)械臂的各個(gè)方面。

? 精準(zhǔn)的故障定位：系統(tǒng)利用三維定位技術(shù)，能夠多維動(dòng)態(tài)展示設(shè)備故障位置及原因，并同步于維修工單詳情頁面中。

? 靈活的任務(wù)分配：系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行轉(zhuǎn)派處理人操作，能更好地調(diào)配作業(yè)人手，有針對(duì)性地執(zhí)行維修任務(wù)。

? 多功能三維模型工具：產(chǎn)品允許用戶創(chuàng)建、編輯、渲染和導(dǎo)出三維模型，能適用于各種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

·智慧教學(xué)

智能機(jī)械臂不僅在工業(yè)生產(chǎn)中提供強(qiáng)有力支撐，更為職業(yè)院校提供創(chuàng)新型智慧教學(xué)解決方案，成為創(chuàng)新型教學(xué)工具。通過圖撲 HT 平臺(tái)，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中操作智能機(jī)械臂，深入學(xué)習(xí)傳感器應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程控制等先進(jìn)概念。3D 場(chǎng)景下讓學(xué)生能夠在安全的條件下進(jìn)行各種復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，將理論知識(shí)與實(shí)踐技能緊密結(jié)合。

以模擬汽車噴涂產(chǎn)線為例，在圖撲可視化虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以模擬操作汽車噴漆自動(dòng)控制噴涂機(jī)械裝置，學(xué)習(xí)如何根據(jù)油漆噴涂量的大小，嚴(yán)格控制噴嘴與噴漆面之間的距離等影響噴漆效果的因素。同時(shí)，學(xué)習(xí)如何應(yīng)用 HMI 人機(jī)界面控制臺(tái)操作機(jī)械臂完成汽車零部件的噴涂工作，更直觀地理解噴涂機(jī)械臂如何提升涂裝的自動(dòng)化程度等操作情況。

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智能產(chǎn)線機(jī)械臂應(yīng)用前景

數(shù)字孿生工業(yè)產(chǎn)線機(jī)械臂將物理機(jī)械臂與虛擬模型相結(jié)合，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、優(yōu)化和預(yù)測(cè)。

圖撲 HT 數(shù)字孿生產(chǎn)線機(jī)械臂的主要特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景：

實(shí)時(shí)監(jiān)控與優(yōu)化

實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)械臂的運(yùn)行狀態(tài)，通過虛擬模型反映物理實(shí)體的實(shí)際工作情況。

預(yù)測(cè)性維護(hù)

通過分析機(jī)械臂的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)潛在的故障和維護(hù)需求，減少意外停機(jī)時(shí)間。

虛擬調(diào)試與培訓(xùn)

在虛擬環(huán)境中，工程師可以在不影響實(shí)際生產(chǎn)的情況下對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化，同時(shí)，也可用于操作人員的培訓(xùn)，提高操作安全性。

設(shè)計(jì)與制造融合

數(shù)字孿生技術(shù)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化制造，滿足客戶定制需求，并進(jìn)行全生命周期管理。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策

數(shù)字孿生模型可以集成大量數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)和分析軟件信息，幫助企業(yè)做出更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策。

虛實(shí)聯(lián)動(dòng)

通過圖撲 HT 數(shù)字孿生平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)械臂與現(xiàn)實(shí)機(jī)械臂的同步控制，提供了直觀、高效的虛實(shí)交互體驗(yàn)。

智能控制

結(jié)合深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，數(shù)字孿生體可以用于訓(xùn)練和實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)械臂的智能控制。

跨學(xué)科融合

數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展將與可靠性、復(fù)雜系統(tǒng)工程、量子力學(xué)等學(xué)科理論進(jìn)一步交叉融合，服務(wù)新型工業(yè)化和新質(zhì)生產(chǎn)力需求。

國際合作與標(biāo)準(zhǔn)制定

加強(qiáng)國際交流合作，研制數(shù)字孿生模型、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步達(dá)成共識(shí)。

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關(guān)于圖撲 HT 組態(tài)平臺(tái)

組態(tài)平臺(tái)是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、配置和管理的集成開發(fā)環(huán)境，允許用戶通過圖形化、拖拽式的組態(tài)方法，快速構(gòu)建和定制適合特定工業(yè)場(chǎng)景的應(yīng)用軟件，無需編寫大量底層代碼。

主要功能實(shí)現(xiàn)

圖形化界面設(shè)計(jì)

用戶可以通過圖撲 HT 豐富的圖表元素、動(dòng)畫效果和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示組件，構(gòu)建清晰直觀的操作界面，反映工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)、工藝流程、報(bào)警信息等多元化的信息視圖。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)與通訊配置

組態(tài)平臺(tái)支持多種協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，能讀寫諸如 PLC(可編程邏輯控制器)、DCS(分布式控制系統(tǒng))、智能儀表、板卡等各種工業(yè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集和控制指令的發(fā)送。

數(shù)據(jù)采集與處理

可以對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效采集、處理和存儲(chǔ)，包括數(shù)據(jù)過濾、轉(zhuǎn)換、邏輯運(yùn)算等功能，幫助用戶實(shí)時(shí)分析和優(yōu)化生產(chǎn)過程。

報(bào)警與事件管理

當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生緊急情況時(shí)，組態(tài)平臺(tái)能夠及時(shí)觸發(fā)警報(bào)并通過多種方式（如界面顯示、郵件、短信、語音播報(bào)等）通知相關(guān)人員，確保問題得到迅速響應(yīng)。

控制邏輯與腳本編程

提供簡單的編程環(huán)境，允許用戶根據(jù)生產(chǎn)工藝要求編制控制邏輯，甚至支持更高級(jí)的腳本語言，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法計(jì)算和邏輯控制。

歷史數(shù)據(jù)記錄與報(bào)告

集成了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，能夠長時(shí)間記錄工業(yè)數(shù)據(jù)并生成各類圖表和報(bào)表，為企業(yè)決策提供詳實(shí)的歷史數(shù)據(jù)分析依據(jù)。

遠(yuǎn)程監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)通信

支持局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)環(huán)境下的遠(yuǎn)程訪問和監(jiān)控，便于企業(yè)實(shí)現(xiàn)跨地域、多層級(jí)的生產(chǎn)管理和遠(yuǎn)程診斷。

Web-Based 訪問和編輯

組態(tài)平臺(tái)可以通過瀏覽器訪問和編輯，無需下載和安裝，適配多種設(shè)備和平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制、車間內(nèi)部工作場(chǎng)所、家庭、集團(tuán)遠(yuǎn)程管理等多場(chǎng)景應(yīng)用。

高可靠性和穩(wěn)定性

組態(tài)平臺(tái)能夠連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行上萬小時(shí)，支持雙機(jī)熱備，秒級(jí)切換，全鏈路日志收集，確保工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

高性能渲染和低時(shí)延數(shù)據(jù)響應(yīng)

自研 HT 渲染框架支持大量組件同時(shí)渲染，單頁可處理上千動(dòng)態(tài)點(diǎn)位，雙向長鏈接通信，數(shù)據(jù)響應(yīng)時(shí)間短，指令下發(fā)迅速。

易于項(xiàng)目實(shí)施交付

支持跨工廠應(yīng)用導(dǎo)入導(dǎo)出，自定義 URL，點(diǎn)位復(fù)用，可視化開發(fā)自定義組件，一次定義，多處使用，簡化項(xiàng)目實(shí)施和交付流程。

數(shù)字孿生系統(tǒng)

HT 低代碼平臺(tái)支持 2D 場(chǎng)景、2.5D 場(chǎng)景、3D 場(chǎng)景展示、2D GIS 場(chǎng)景、3D GIS 場(chǎng)景，適用于不同場(chǎng)景的應(yīng)用搭建。

以上功能使得 HT 組態(tài)平臺(tái)成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中不可或缺的工具，幫助企業(yè)大幅提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低運(yùn)營成本和風(fēng)險(xiǎn)。

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產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

圖撲軟件低代碼數(shù)字孿生平臺(tái)以其在工業(yè)數(shù)字孿生和可視化監(jiān)控運(yùn)維領(lǐng)域的顯著優(yōu)勢(shì)，正推動(dòng)行業(yè)的創(chuàng)新浪潮。HT 平臺(tái)采用尖端的 Web 輕量化建模技術(shù)，成功超越了傳統(tǒng)工業(yè)組態(tài)仿真軟件的約束。HT 的輕量級(jí)運(yùn)維方案摒棄了對(duì)龐大制造模型庫的依賴，更加精準(zhǔn)地滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，實(shí)現(xiàn)了真正的跨平臺(tái)兼容性。依托 B/S 架構(gòu)，平臺(tái)的 Web 化設(shè)計(jì)將仿真軟件的運(yùn)行環(huán)境從高性能工作站和專業(yè)顯卡的束縛中解放出來?，F(xiàn)在，這些軟件能夠在任何標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中流暢運(yùn)行，顯著提升了系統(tǒng)的可訪問性和用戶的操作便利性。

HT 摒棄了傳統(tǒng) BIM 在運(yùn)維中的局限性，在性能與實(shí)用性之間找到了平衡點(diǎn)。盡管其模型精度和細(xì)節(jié)可能不及傳統(tǒng) BIM 模型，但這種權(quán)衡恰好滿足了監(jiān)控運(yùn)維的實(shí)際需求，避免了過度復(fù)雜化。為用戶提供了一個(gè)更加高效、實(shí)用且低成本部署和維護(hù)的解決方案。

圖撲自研國產(chǎn)化 HT for Web 引擎支持與國產(chǎn)嵌入式環(huán)境對(duì)接。擁有國產(chǎn)信創(chuàng)的適配認(rèn)證，包括瑞芯微 RK3588 芯片和鴻蒙 HarmonyOS 等。這意味著在保證科技自主可控的同時(shí)，避免卡脖子風(fēng)險(xiǎn)，真正實(shí)現(xiàn)科技自主可控。

·總結(jié)

圖撲 HT 數(shù)字孿生技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)線機(jī)械臂的應(yīng)用，推進(jìn)了智能工廠中數(shù)據(jù)分析、處理、融合和應(yīng)用問題的不斷改進(jìn)，不僅提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還降低了運(yùn)營成本和風(fēng)險(xiǎn)。成為推動(dòng)工業(yè) 4.0 、智能制造、工業(yè)元宇宙、產(chǎn)業(yè)元宇宙發(fā)展的重要支撐技術(shù)之一。?

圖撲軟件 (Hightopo) 長期專注于 Web 可視化領(lǐng)域，自主研發(fā) HT for Web 2D 和 3D 圖形渲染引擎、低代碼數(shù)字孿生組態(tài)平臺(tái)及相關(guān)工具。目前產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于工業(yè)組態(tài)、電力能源、孿生工廠、電信機(jī)房、智慧交通、智慧城市、園區(qū)樓宇、智慧水務(wù)、航天軍工等行業(yè)領(lǐng)域，為客戶提供可靠的一站式數(shù)字孿生解決方案。