1. 研究目的与意义

目前，全球工业文明正在逐步进入工业4.0时代，必将引发生产模式和供需关系的重大变革。

其中工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。

工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。

2. 课题关键问题和重难点

实现数字孪生的过程中，难点一就是在nx mcd中构建的虚拟模型如何精简的表达实体系统。

难点二就是如何通过信号表达控制虚拟模型的实时调动。

课题关键问题是虚拟调试环节如何将虚与实联动起来。

3. 国内外研究现状（文献综述）

数字孪生是基于工业生产数字化的概念，即在数字虚拟空间中，以数字化方式为物理对象创建虚拟模型，模拟物理空间中实体在现实环境中的行为特征，从而达到虚实之间的精确映射，最终能够在生产实践中的开发、测试、工艺及运行维护等方面打破现实与虚拟的藩篱，实现产品生命周期内的生产、管理、连接等高度数字化及模块化的新技术。

在国外，2009年美国空军实验室提出了机身数字孪生（airframe digital twin）的概念。

2010年nasa也开始在技术路线图中使用数字孪生（digital twin）术语。

4. 研究方案

设计方案：（1）收集、阅读相关文献资料，掌握国内外工业机器人的典型的结构、工作原理和运动特点；（2）工业机器人的结构优化设计；（3）工业机器人的数字孪生系统的设计；（4）整理设计计算过程资料。

研究方案：(1)基于 nx mcd 平台进行码垛机器人虚拟仿真及监控设计，应用 xml 技术来作为虚拟模型的机电信号与 plc 输入输出信号之间传输的桥梁。

(2)采用 plc 数据匹配的 nx mcd 虚拟仿真监控。

5. 工作计划

毕业设计前一学期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并准备开题报告。

第1周 完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。

第2周 英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均用pdf格式，上传至毕业设计管理系统。