UR6轴机械臂在工业中有着广泛应用，将数字孪生技术与UR六轴机械臂结合，建立UR机械臂的运动学模型，并在SiPESC.MOTION上搭建起机械臂的典型应用场景，对探索数字孪生平台的研发具有重要意义。
SiPESC.MOTION是基于SiPESC平台开发的运动学仿真动画的可视化工具系统。面向科研、工程技术人员，集成了模型轻量化压缩技术、GLSL高级图形化编程语言、关键帧技术等模块，具有模型渲染、动画编辑与演练、参数追踪、碰撞检测、运动学控制、二次脚本开发等强大功能，为数字孪生的虚拟环境提供了强大的基础支撑，可以广泛的用于运动仿真、施工模拟、数字化工厂等场景。
本文UR机械臂为例，着重介绍基于SiPESC.MOTION搭建数字孪生应用的主要工作，最终形成以虚控实、以实映虚的虚实同步的数字孪生闭环。
1.1数据流的传递与转换
通讯部分是物理实体与虚拟模型之间的桥梁，以工控电脑端为服务器端，实体机械臂、SiPESC平台端分别设为两个客户端，实现实体机械臂在SiPESC平台上可控可视的目的。具体的数据流传递方向为：首先在SiPESC平台所搭建的场景中模拟运动模式，依照逆运动学算法内嵌入服务器端中，并整合数据发送给实体机械臂，机械臂根据指令按照一定速度运动。同时，机械臂每隔 8毫秒发送一次数据流传回给服务器端，服务器端处理数据，生成 SiPESC平台可以接受的数据格式，驱动平台CAD模型运动。
SiPESC平台在虚实映射的过程中，首先是由服务器端向实体机械臂客户发送控制命令数据流：根据逆运动学算法所求解的6个轴的10进制float型角度，利用struct模块中解包、打包功能，将10进制数据转换成16进制的数据，再将数据进行未满补零、插入空格、倒序排列、字母大写等操作，生成适配机械臂运动控制的数据格式，并嵌入进相应位置，生成最终的控制数据流。其次，当控制命令流发送至实体机械臂后，机械臂按照指令运动，并且每隔8ms发送一次实际运动姿态的数据流给服务器端。8ms的时间隔具有很低延迟，可以较好实现虚模型同步运动效果。最后，由服务器端生成SiPESC平台可以识别的数据流格式，实时发送给SiPESC平台，驱动SiPESC平台中的虚拟模型和实体机械臂同步运动。
SiPESC平台可接收的数据流格式是纯文本的，通过动画插件
Animator.Document.datasource提供的 API接口，进行数据的交互，具体要求如表1所示。
1.2机械臂虚实映射数字孪生场景搭建
首先通过逆运动学算法，在SiPESC平台端搭建虚拟场景，由虚拟模型预演出实体机械臂需要达到的最终构型。如图1所示：
图1 机械臂抓取虚拟场景
然后由服务器端，生成数据指令，下发给实体机械臂客户端，驱动实体机械臂运动，并运动到最终构型，实现抓取操作。在实体机械臂运动的同时，实体机械臂发送实时数据流反馈到 SiPESC平台端的外部数据源接口，由实时数据流驱动平台虚拟模型运动。最终运动的虚实同步状态如图2所示。
图2 虚实同步运动
运行效果搭建的机械臂数字孪生系统运行演示效果如下：
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本案例展示了基于SiPESC国产软件平台SiPESC.MOTION的机械臂数字孪生应用。SiPESC国产软件平台为数字孪生应用提供了优秀的软件平台底座。
致谢：
感谢大工机械学院宋学官老师的支持与指导！
感谢硕士生李子迪开展的研究工作！
