华航唯实：实现机器人CAM领域国产替代

北京华航唯实机器人科技股份有限公司（简称“华航唯实”）成立于2013年，是工信部重点支持的国家级专精特新“小巨人”企业，承担国家重点研发计划“智能机器人重点专项”等多项研究任务。

公司立足智能制造领域，坚持自主可控、持续创新，聚焦生产车间数字化，开发了工业机器人离线编程软件、智能产线设计与虚拟调试软件、工业物联网平台、管控一体化MES系统等一系列工业软件。

其中，创新研发的工业机器人离线编程软件，是较早在国内实现商业化应用、发展较为成熟的机器人CAM软件之一，打破了国外在该领域的技术封锁与垄断，实现了机器人CAM领域国产替代，现已广泛应用于航空、航天、船舶、工程机械、高铁、新能源、新基建等高端领域。

2024年，华航唯实“面向航空航天行业的工业机器人工艺数字化平台解决方案”入选工信部智能制造系统解决方案“揭榜挂帅”项目。

（1）航空航天装备在焊接、喷涂和打磨中存在的工艺数据积累少、智能化调整能力差、响应慢，难以实现高精度焊缝跟踪、均匀喷涂及力控磨抛；装备结构件传统制造手工作业模式效率低下、良品率不高。

（2）由于不同工艺的规则分散且依赖人工经验进行工艺设置，新工艺编制耗时，经验难以量化，缺乏迁移学习能力。

（3）现有的工艺规划平台大多以本地服务为主，对工艺和系统特性考虑不足，导致仿真与实际差距大，应用场景受限。

（4）目前机器人工艺规划多用国外软件，我国现有的规划软件存在技术卡脖子问题。

华航唯实针对上述行业痛点，基于“需求牵引、关键技术攻关、平台研制”总体技术路线，突破高精度焊缝跟踪控制、机器人高精度可控余量力控磨抛、多因素耦合高精度喷涂流量控制、异构工艺数据融合及工艺规则迁移学习、工艺路径规划与工艺效果高精度虚拟仿真及工艺数据中台与虚拟仿真平台搭建等关键技术，研制出“智能工艺云服务中台+离线编程虚拟仿真软件”的工业机器人工艺数字化平台，实现典型工艺覆盖、多品牌兼容、智能工艺离线编程、高精度工艺仿真、高并发操作等功能。

通过对基于电流和视觉等信号的高精度电弧和激光焊缝跟踪技术与机器人路径、加工参数实时调控方法和机器人-环境刚度匹配的高带宽高精度力控技术研究，实现复杂零件机器人高精度焊接路径、加工参数在线自适应调控与复杂曲面可控余量高精度机器人磨抛加工；解决由于机器人焊接、打磨工艺数据积累少，智能化调整能力差、响应慢，致使复杂零件机器人焊接、打磨设备智能化程度低、应用场景受限，机器人在复杂零件高精度焊接和打磨等高端工艺应用不足问题。

通过建立基于模型与数据驱动融合的工艺机理模型，为工艺仿真、质量预测提供理论支撑研究;研究面向工艺序列与工艺参数的目标优化模型，保障工艺优化效果。解决机器人工业应用中工艺规则分散、历史数据繁杂、工艺复用性差、加工过程需要大量依赖人工经验、高端加工应用场景需要高精度质量预测和工艺优化技术支持等问题。

通过对焊接、喷涂、打磨等不同工艺异构工艺数据的抽象及工艺规则的迁移学习技术的研究，实现对海量异构工艺数据的抽象化表达。从而解决现有机器人工艺平台主要以本地服务为主，工艺规则和工艺参数主要由经验丰富的工艺员进行规划，面对新工艺或新产品，需耗费大量时间重新编制工艺，且人工经验难以量化，不具备工艺规则的迁移学习能力等问题。

研究基于几何拓扑和3D网格的特定工艺的运动路径规划技术、特征与参数驱动技术，同时考虑工艺路径仿真、机器人I0事件仿真、工艺效果仿真，结合智能碰撞检测技术，提高工业机器人工艺应用的编程效率，为机器人实际应用提供坚实的技术支持。解决现有技术对工艺特点、系统运动学特性等因素考虑不足，规划与仿真效果与实际有一定差距，在生产应用中具有较大局限性等问题。