面向人-机-环境共融的数字孪生协同技术

摘要

数字孪生正在制造系统中发挥重要作用，然而在面向人机协助完成的复杂制造场景中，人-机-环境及其构成的数字孪生系统呈现出任务异构复杂、环境动态多变及其交互实时等特点。目前欠缺人-机-环境共融的数字孪生协同过程中智能方法相关研究，尤其是数字孪生模型在协同中的迁移和强化，以满足制造系统的鲁棒性和自适应能力。提出面向人-机-环境共融的数字孪生协同技术，从环境和任务两个核心来展开数字孪生协同的人机共融科学问题。首先给出协作装配环境的数字孪生体系，以虚拟装配的形式为人-机-任务交互提供理解；建立相应的空间模型与协同模型，为共融的孪生协同提供理论支持；最后，以最典型的人机共融制造场景（装配任务）为案例，在决策层基于迁移学习算法为机器人提供装配操作指引，同时通过强化学习算法优化机器人的具体执行动作。在不同型号产品的人机协同装配任务中，均可以生成相应的人机协作装配规划方案，证明了所提方法的可行性。