Сокращение разрыва между проектированием и реальностью
NORD, глобальный производитель технологии привода, представил платформу моделирования цифрового двойника, предназначенную для разработчиков робототехники и инженеров автоматизации. Платформа позволяет пользователям создавать виртуальные реплики приводных систем, включая моторы, редукторы и частотные преобразователи, и тестировать их производительность в реалистичных условиях эксплуатации перед покупкой физического оборудования. Это представляет собой значительный шаг в стремлении компании модернизировать способ спецификации, проверки и интеграции приводных систем в робототехнические платформы.
Основное обещание подхода цифрового двойника простое: путём моделирования поведения привода в программном обеспечении инженеры могут выявить проблемы на ранних этапах планирования, а не обнаружить их после того, как будут изготовлены дорогостоящие прототипы. NORD заявляет, что его платформа может моделировать всё, от кривых крутящего момента и тепловых характеристик до потребления энергии и механических напряжений, предоставляя разработчикам полную картину того, как концепция привода будет работать в реальном мире.
Как работает платформа
Среда моделирования построена вокруг существующего каталога продуктов NORD, который включает широкий спектр электродвигателей с редукторами, промышленных редукторов и приводной электроники. Инженеры выбирают компоненты из каталога, настраивают их для своего конкретного приложения, а затем запускают моделирование, которое отображает поведение системы в различных сценариях работы.
Ключевые возможности платформы включают следующее:
- Тепловое моделирование: Моделирование прогнозирует, сколько тепла будут генерировать компоненты привода под постоянной нагрузкой, помогая инженерам определить, необходимы ли дополнительные меры охлаждения.
- Анализ эффективности: Платформа рассчитывает потребление энергии в различных профилях работы, позволяя разработчикам оптимизировать минимальное потребление электроэнергии, что является критическим соображением для аккумуляторных робототехнических систем.
- Моделирование механического напряжения: Инженеры могут моделировать силы, действующие на редукторы и валы электродвигателей при пиковых нагрузках, выявляя потенциальные точки отказа перед началом физического тестирования.
- Профилирование динамической нагрузки: Система поддерживает различные сценарии нагрузки, такие как робототехническая рука, которая чередуется между высокомоментным подъёмом и низкомоментным позиционированием, обеспечивая более реалистичное представление реальной производительности.
NORD интегрировала платформу со стандартными форматами инженерных файлов, что делает возможным экспорт результатов моделирования в системы CAD и PLM, которые инженеры уже используют. Эта совместимость важна, потому что выбор приводной системы редко является самостоятельным решением. Он должен вписаться в более широкий механический и электрический дизайн, и беспрепятственный обмен данными между инструментами снижает трение при включении результатов моделирования в общий рабочий процесс разработки.
Почему цифровые двойники важны для робототехники
Индустрия робототехники уже несколько лет неуклонно движется в сторону разработки, ориентированной на моделирование, и тенденция ускорилась по мере того, как роботы становятся более сложными, а стоимость физического прототипирования продолжает расти. Технология цифрового двойника находится на пересечении нескольких сходящихся сил, которые изменяют способ проектирования и создания робототехнических систем.
Во-первых, огромное разнообразие робототехнических приложений означает, что приводные системы должны быть оптимизированы для весьма различных условий работы. Конфигурация привода, которая работает идеально для робота логистики на складе, может быть совершенно неправильной для сельскохозяйственной уборочной машины или роботизированной руки совместного производства. Моделирование позволяет инженерам быстро протестировать несколько конфигураций, сужая поле перед тем, как начнётся обработка металла.
Во-вторых, давление на время выхода на рынок в индустрии робототехники интенсивно. Стартапы и устоявшиеся производители соревнуются в развёртывании новых платформ, и каждая неделя, потраченная на итерацию физического прототипа, — это неделя, которую конкуренты могут использовать, чтобы получить преимущество. Платформа моделирования, которая надёжно предсказывает производительность в реальных условиях, может значительно сократить сроки разработки.
В-третьих, соображения устойчивости становятся всё более важными. Физическое прототипирование генерирует отходы, потребляет энергию и требует сырых материалов. Уменьшая количество необходимых итераций прототипов, платформы цифровых двойников способствуют более ресурсоэффективным процессам разработки.
Стратегическая позиция NORD
NORD не первая компания, предлагающая возможности цифрового двойника для приводных систем, но её платформа примечательна глубиной интеграции с собственной линейкой продуктов. Поскольку моделирование строится на основе фактических спецификаций компонентов NORD, результаты напрямую связаны с продуктами, которые можно заказать и доставить, а не с идеализированными моделями, которые могут не соответствовать никакому доступному оборудованию.
Это тесное взаимодействие между моделированием и цепочкой поставок является конкурентным преимуществом. Инженеры, которые используют платформу для проверки концепции привода, могут напрямую перейти к закупкам без предположений, которые иногда сопровождают переход от моделирования к производству. NORD говорит, что клиенты, использующие платформу, сообщили о значительно более коротких циклах спецификации и меньшем количестве сюрпризов после установки.
Компания также позиционирует платформу как инструмент обслуживания, а не просто инструмент проектирования. Существующие клиенты NORD могут использовать его для оценки того, обеспечат ли модификация или замена приводной системы ожидаемые улучшения производительности перед закупкой дорогостоящей модернизации установленного оборудования.
Последствия для более широкой экосистемы робототехники
Выпуск платформы NORD отражает более широкий отраслевой сдвиг в сторону компонентной разработки, прошедшей проверку моделированием. По мере того как технология привода становится более сложной, с такими функциями, как встроенный мониторинг состояния, прогнозирующее техническое обслуживание и алгоритмы адаптивного управления, потребность в точном предварительном моделировании развёртывания растет соответственно.
Для разработчиков робототехники платформы, подобные этой, уменьшают одну из постоянных проблем при интеграции систем: неопределённость в отношении того, будет ли указанная приводная система действительно работать как ожидается в целевом приложении. Эта неопределённость исторически приводила к избыточной спецификации, когда инженеры выбирали более крупные и дорогостоящие приводы, чем это действительно необходимо, чтобы иметь запас прочности, или к дорогостоящим сбоям в поле, когда недостаточно указанный привод сталкивается с нагрузками, для которых он не был спроектирован.
Обеспечивая надёжную виртуальную тестовую площадку, платформа цифровых двойников NORD направлена на уменьшение этой неопределённости и предоставление разработчикам робототехники большей уверенности в выборе приводной системы, что в конечном итоге приводит к лучшему функционированию роботов, которые быстрее выходят на рынок и дешевле в разработке.
Эта статья основана на отчётах The Robot Report. Прочитайте исходную статью.
