从机器人“会运动”到“会制造”工业软件成为机器人3D打印产业化关键近年来3D打印技术正在从消费级产品制造快速向工业制造领域纵深发展。如果说桌面级3D打印解决的是“小尺寸、快速成型”的需求那么机器人3D打印正在探索的是“大尺寸、高复杂度、高性能材料制造”的未来。航空航天结构件、汽车轻量化部件、大型建筑构件、碳纤维复合材料零件越来越多传统制造难以实现的结构正在通过机器人增材制造技术成为可能。在这一过程中工业机器人凭借多自由度、高柔性以及大工作空间优势成为大尺寸3D打印的重要执行平台。但机器人3D打印真正实现产业化并不仅仅依靠机器人本体。从技术架构来看机器人3D打印主要包含三个核心环节1. 机器人硬件平台负责空间运动和制造执行2. 控制系统负责机器人运动控制3. 机器人离线编程与增材制造软件负责模型解析、路径规划、运动优化以及工艺控制。其中工业软件正在成为机器人3D打印从“实验室验证”走向“产业应用”的核心基础。传统机器人编程方式高度依赖工程师现场示教而面对3D打印这种连续轨迹、多轴联动、复杂曲面的制造场景传统方法已经难以满足快速开发和柔性生产需求。因此机器人离线编程软件正在成为机器人智能制造体系中的关键基础设施。作为国内工业机器人软件企业南京越擎信息科技有限公司推出的 iRobotCAM具身智能机器人设计与离线编程软件正是围绕具身智能机器人设计、离线编程以及虚拟调试构建的一体化工业软件平台。近日我们采访越擎科技创始人唐怀磊先生深入探讨机器人3D打印产业的发展趋势以及工业软件如何推动大尺寸增材制造快速落地。主持人首先请介绍一下越擎科技以及iRobotCAM的发展定位。唐怀磊南京越擎信息科技有限公司是一家专注机器人工业软件研发的企业核心产品iRobotCAM定位是一款具身智能设计与离线编程仿真平台同时覆盖具向智能设计机器人离线编程、虚拟调试等应用方向。目前工业机器人应用正在从传统自动化向智能制造演进。过去机器人更多承担焊接、搬运、喷涂等标准化任务而未来机器人需要面对更加复杂的制造环境主要包括非标准化加工 小批量柔性制造 复杂曲面加工 增材制造 智能化生产。这些应用对于机器人软件提出了更高要求。iRobotCAM希望解决的问题就是通过数字化方式降低机器人应用门槛让工程师能够在虚拟环境中完成机器人设计、工艺规划、轨迹优化以及程序生成。目前iRobotCAM基于三维CAD几何内核平台开发以CAD数据为基础从架构上解决三维建模场景中存在的应用精度问题通过建立工业机器人的数字化场景满足机器人焊接喷涂雕刻抛光打磨激光切割电弧增材碳纤维3D打印等高精度的应用场景。主持人机器人3D打印涉及建筑、航空、汽车等多个行业不同行业需求差异巨大如何理解机器人3D打印的核心技术唐怀磊机器人3D打印实际上是机器人技术、CAD技术、运动规划技术以及增材制造工艺的融合。从工业软件角度来看核心挑战主要包括几个方面。第一三维模型到机器人运动轨迹的转换普通3D打印设备通常采用固定坐标体系而机器人3D打印拥有多个自由度工业软件需要完成三维模型解析打印路径规划机器人姿态计算多轴运动优化轨迹仿真验证。尤其是在复杂曲面打印过程中机器人末端姿态变化会直接影响打印质量。第二实现制造过程的数字化验证机器人打印不像传统加工设备机器人运动过程中可能存在奇异点碰撞风险超出运动范围姿态不合理。因此需要通过虚拟仿真提前验证。iRobotCAM具备机器人数字化场景构建能力可以通过虚拟环境完成机器人运动分析和加工验证。第三实现行业工艺快速适配不同材料、不同应用对打印路径要求完全不同。例如 建筑打印关注连续堆叠效率 航空制造关注材料性能 碳纤维打印关注纤维方向控制。因此机器人3D打印软件必须具备开放工艺架构。举两个具体的例子机器人本体的运动仿真普通工业机器人大多是六个自由度而由于3D打印的工艺不同部分并联机器人有 十几个自由度了而iRobotCAM目前支持数十个自由度的机器人设计与仿真由于打印工艺各不相同对精度要求不一为了满足不同的3D打印的精度需求iRobotCAM提供微米级的精度控制满足半导体设备等高精度应用需求。技术层面上iRobotCAM的技术储备上提供了大量的冗余空间更有弹性的满足各类3D打印新工艺的应用需求。主持人目前机器人3D打印在建筑行业有哪些应用唐怀磊建筑领域是机器人3D打印最具潜力的应用方向之一。传统建筑施工存在人工成本高、周期长、复杂结构实现困难等问题。机器人3D打印可以通过自动化方式完成建筑构件制造 异形结构打印 混凝土增材制造定制化建筑组件生产。 相比传统施工方式机器人打印能够提高制造自由度实现一些传统工艺难以完成的复杂结构。不过建筑打印对于软件提出了新的挑战。例如1.大尺寸模型处理建筑模型通常数据量巨大需要软件具备高效模型处理能力。2.打印路径规划建筑打印需要连续轨迹控制同时考虑材料沉积效果。3.虚拟仿真在真正施工前需要提前验证机器人运动范围和打印效果。针对建筑3D打印场景越擎科技开发了专用打印模块通过软件方式降低大尺寸建筑增材制造应用难度。举个例子打印的形态各不相同编程的轨迹各不相同iRobotCAM提供了丰富的轨迹能力可以快速满足建筑的创意设计通过一键打印用户无需复杂的操作即可实现生产。主持人越擎科技在机器人3D打印领域有哪些技术突破唐怀磊机器人3D打印最大的痛点之一是专业门槛较高。过去一个机器人打印项目往往需要CAD工程师机器人调试工程师工艺工程师等多个角色协同完成。而iRobotCAM的技术架构是通过软件平台把复杂流程数字化。基于CAD的数据驱动传统机器人编程更多关注机器人动作而机器人制造本质来自产品模型。因此我们希望建立从三维模型 → 工艺规划 → 机器人轨迹 → 仿真验证 → 程序输出的完整流程。多机器人品牌支持工业现场机器人品牌众多。iRobotCAM兼容包括ABB、KUKA、发那科、安川广数华数图灵埃斯顿等上百个机器人品牌同时支持机器人库扩展提高软件适配能力。面向增材制造工艺优化目前iRobotCAM已经覆盖机器人焊接、喷涂、激光加工、电弧增材以及碳纤维3D打印等应用方向。未来我们希望通过软件进一步降低机器人增材制造应用成本让更多行业能够快速采用机器人3D打印技术。主持人目前3D打印主要有哪些技术路线机器人3D打印未来有哪些机会唐怀磊目前产业中的3D打印技术路线非常丰富。1.激光增材制造主要应用在航空航天 高性能金属零部件精密制造领域主要优势在于材料性能高制造复杂结构能力强。2.建筑3D打印主要应用在建筑结构混凝土构件大型工程制造领域优势在于尺寸突破传统设备限制自动化程度高。3.塑料增材制造主要应用在工业验证快速原型小批量制造领域。4.碳纤维复合材料3D打印主要应用在航空结构件汽车轻量化部件高性能工业产品主要优势在于高强度轻量化结构设计自由度高。主持人未来机器人3D打印的发展空间在哪里唐怀磊未来机器人3D打印的发展方向会从单一设备应用走向智能制造系统。可能有几个趋势第一软件成为机器人制造核心入口机器人硬件逐渐标准化之后真正影响应用效率的是软件能力。第二机器人从执行工具走向智能制造平台未来机器人不仅完成动作执行还能够理解制造任务。第三AI推动机器人自主制造随着人工智能技术发展未来机器人可能实现自动生成制造方案 自动优化打印路径 自动调整工艺参数。 最终实现从“人操作机器人”到“人定义任务、机器人自主完成制造”的转变。工业软件正在打开机器人3D打印产业化大门机器人3D打印正在成为智能制造的重要方向。但从实验室技术到产业规模应用中间仍然需要解决机器人运动、制造工艺、软件工具链等多个问题。越擎科技通过iRobotCAM构建机器人设计、离线编程和虚拟调试一体化平台希望推动机器人从“能运动”走向“能制造”。随着工业软件、人工智能以及增材制造技术持续融合大尺寸机器人3D打印或将在航空航天、建筑、新能源汽车以及先进制造领域迎来更广阔的发展空间。
