大量利用达索系统3DEXPERIENCE平台推动机器人创新的典范

寂静回声

在人形机器人这一宏大叙事成为焦点之前，机器人技术早已在工业、医疗、农业等各个领域深耕多年。这些领域的先行者们在解决具体问题的过程中，所积累的经验和采用的先进研发范式，为今天我们迎接更复杂的人形机器人时代，奠定了坚实的方法论基础。达索系统的客户群中，涌现出大量利用3DEXPERIENCE平台推动机器人创新的典范，他们的故事，是虚拟孪生价值最生动的证明。



制造业是机器人应用最广泛、最成熟的领域。然而，即便是最传统的工业机器人系统集成，也长期面临着设计与调试脱节、现场返工频繁、项目周期冗长等痛点。多家行业领先的产线构建者，通过拥抱3DEXPERIENCE平台，实现了从设计到交付的根本性变革，其核心武器便是“虚拟调试”（Virtual Commissioning）。
日本的Yutaka Electronics公司，作为一家拥有数十年历史的工业机器人系统集成商，其业务遍及全球40多个国家，交付了超过20000套机器人系统。他们过去面临的典型挑战是，机械设计与机器人程序验证是相互独立的流程。设计师在三维CAD中完成3D建模后，程序员需要将模型导出到第三方软件中进行机器人路径规划，这个过程不仅数据接口不顺畅，而且充满了因数据错误导致的返工和回溯。更关键的是，生产线的实际节拍时间（Takt Time）——即满足客户需求所需生产速度——只有在所有物理设备在客户现场安装完毕后才能进行实测。一旦发现问题，现场的修改和调试将导致巨大的成本超支和项目延期。



通过引入3DEXPERIENCE平台，Yutaka Electronics将整个调试工作无缝地融入到了设计阶段。利用DELMIA的强大功能，他们可以在一个统一的虚拟环境中，对包含多台机器人的完整生产系统进行全面的操作检查。工程师在进行3D建模的同时，就可以对机器人的运动轨迹、可达性、潜在碰撞进行精确仿真，并提前验证节拍时间。这种“虚拟孪生体验”帮助他们在设计早期就消除了过去常常被忽视的设计缺陷，显著减少了返工。一个极具说服力的例子是，在一次机器人展览会上，他们需要搭建一条演示产线。过去，这项工作通常需要一整天。但通过首先在虚拟世界中创建数字复制品并模拟其行为，现场的物理安装和调试仅用了短短四个小时。最终，Yutaka Electronics通过这种模式，将原型制造的交付周期缩短了惊人的50%。
同样的故事也发生在意大利的Robot at Work公司。这家最初专注于协作机器人（Cobots）集成的公司，在面对客户日益复杂的自动化需求时，也意识到了传统2D布局和物理测试模式的局限性。他们选择了基于云的3DEXPERIENCE平台和DELMIA，实现了向虚拟调试的转型。


现在，他们可以在向客户提交方案时，就提供一套完整的生产线动态仿真视频，让客户在投入巨资前就能直观地看到未来的生产场景和预期的生产效率。这不仅极大地增强了他们的市场竞争力，也为客户创造了巨大价值。

在一个案例中，他们通过仿真向客户证明，其规划的12个单元的工厂，实际上只需要原计划四分之三的占地面积，帮助客户实现了更紧凑、更高效的布局。此外，DELMIA强大的多品牌机器人库，让他们可以在同一个虚拟环境中，自由地测试和比较来自不同制造商的机器人，为客户选择最优的组合。自采用虚拟调试以来，Robot at Work的机器人业务线收入在一年内就实现翻番，充分证明了数字化范式带来的强大商业动力。


中国的CNBM Triumph Robotics（中建材凯盛机器人）作为一家为玻璃、水泥、农业等行业提供大型自动化产线的构建者，其面临的挑战则更为系统化。随着公司规模从两个项目组扩张到十个，业务从单一工作站拓展到整条产线，过去依赖口头沟通和文件系统的管理模式变得难以为继，错误频发。
他们选择3DEXPERIENCE平台，不仅是为了实现DELMIA带来的虚拟调试，更是为了利用ENOVIA来构建一个标准化的、贯穿全局的项目管理和产品生命周期管理（PLM）体系。如今，从接收客户需求、创建方案布局、进行详细的结构设计，到自动生成工程物料清单（EBOM）并推送至采购系统，所有流程都在一个统一的平台上进行，杜绝了重复设计和错误引用。电气工程师甚至可以在办公室里，通过连接虚拟孪生模型来验证自动化程序的准确性，而无需等到设备制造完成再去现场。这一整套数字化的工作流程，最终帮助他们将交付时间缩短了30%，并显著降低了人力和质量成本。



如果说工业自动化考验的是效率和可靠性，那么医疗机器人领域则对精度、安全性和可追溯性提出了极致的要求。日本医疗设备初创公司F.MED的故事，便是这一领域挑战与机遇的缩影。他们致力于开发一种用于显微外科手术的辅助机器人系统，这种手术需要修复直径小于几毫米的血管和神经，对技术要求极高。
F.MED的机器人是一个高度复杂的机电系统，包含超过10000个零部件，以及错综复杂的电气线路和管道。在创业初期，他们使用SOLIDWORKS进行部件设计，但随着系统复杂度的急剧增长，管理如此庞大的装配体和确保全生命周期的可追溯性，成为了一个巨大的挑战。这对于未来获取日本乃至全球市场的医疗器械认证至关重要。



为此，F.MED选择了基于云的3DEXPERIENCE平台作为其产品研发的数字骨干。通过平台的PLM能力，他们得以在一个统一的环境中，管理从概念到认证的全部产品数据。CATIA和SOLIDWORKS的协同使用，让他们能够高效地处理大型装配体，并在设计的早期阶段就解决不同部件间的集成问题。过去，设计师们独立工作长达三个月，然后再花费一个月的时间来解决模型集成时的各种冲突。如今，通过在统一平台上进行协同设计，整个设计周期从四个月缩短到了三个月。
更重要的是，平台提供的“统一建模与仿真”（MODSIM）能力，让他们可以在同一个环境中完成设计和结构分析（SIMULIA）。工程师设计完一个部件后，无需切换软件或进行数据转换，就可以立即对其进行力学性能、疲劳寿命等仿真测试，并根据仿真结果快速进行下一轮的设计迭代。这种无缝衔接的设计-仿真循环，极大地加速了研发进程。最终，3DEXPERIENCE平台为F.MED构建了一个完整的数字化档案，详细记录了3D模型的每一次变更历史和审批流程，这为他们在2025年获得日本医疗器械批准，提供了至关重要的、可追溯的证据支持，节省了难以估量的时间。



虚拟孪生平台的力量，不仅在于优化成熟的工业流程，更在于为那些探索全新领域的初创企业，提供一个加速创新、降低试错成本的“孵化器”。德国的公司sewts和法国的Agreenculture公司便是其中的佼佼者。
sewts公司挑战的是一个被视为自动化领域“圣杯”级的难题：对纺织品等易变形材料的机器人化处理。他们的首款产品VELUM系统，旨在解决工业洗衣房中，由人工将洗涤烘干后的毛巾平铺送入折叠机的重复性劳动。这个看似简单的动作，因纺织品的柔软、易变和不可预测性，对机器人视觉和抓取控制提出了极高要求。作为3DEXPERIENCE Lab加速器计划的成员，sewts利用平台创建了其系统的完整虚拟孪生。
更具创新性的是，他们使用平台的FEM（有限元方法）仿真功能，来模拟纺织品的复杂物理行为，并以此生成大量的合成图像数据，用于训练其核心的AI模型。这种在虚拟世界中生成训练数据的方式，是解决现实世界数据采集困难的绝佳方案。


法国的Agreenculture公司则将目光投向了广阔的田野。他们致力于开发用于精准农业的自主机器人解决方案，旨在将农民从繁重的重复性劳动中解放出来，同时减少燃料消耗和土壤压实，保护生态系统。他们的机器人CEOL是一个结合了多功能机器人与先进卫星导航技术的复杂系统。
对于这家由航空工程师和农学家共同创立的初创公司而言，3DEXPERIENCE平台的建模与仿真应用，是他们将跨学科的创意快速转化为可靠产品的关键。通过在虚拟环境中对机器人的机械结构、运动轨迹和能源消耗进行全面的模拟和优化，他们得以确保产品在投入田间测试前，就已经达到了一个很高的成熟度，大大缩短了从想法到最终产品的研发周期。

无论是制造业的巨头，还是医疗、农业领域的创新先锋，这些案例共同揭示了一个真理：面对日益复杂的机器人系统，无论是工业机械臂，还是未来的通用人形机器人，一个统一的、从设计、仿真到制造和生命周期管理的虚拟孪生平台，已经不再是“可选项”，而是驱动创新、赢得竞争的“必需品”。

如果说深入产业的客户案例是我们观察具身智能技术落地生根的“显微镜”，那么一年一度的3DEXPERIENCE WORLD大会，就是我们鸟瞰整个行业发展浪潮和未来趋势的“望远镜”。在最近三届大会上，我们清晰地看到了一条从自动化工具，到人类增强伙伴，再到通用智能体的进化主线。机器人，尤其是人形机器人，正一步步走向舞台的中央。

2023年的大会，是“具身智能”（Embodied Intelligence）这一概念被前所未有地清晰和系统地提出的一年。大会的核心展区“Playground”（游乐场）和“Shop Floor”（车间），生动地描绘了一个机器人技术作为人类能力延伸、智慧载体和体验伙伴的未来蓝图。
在“Shop Floor”展区，DELMIA的虚拟孪生技术是绝对的主角。机器人专家现场演示了如何在一个纯虚拟的环境中，完成对整个机器人工作单元的布局、离线编程和仿真验证，而生产线上的实体机器人无需停机。这背后是DELMIA庞大的、涵盖超过20个主流品牌2000多种型号的机器人库，以及能将线上程序上传到虚拟环境进行再工程的强大翻译器。与此同时，来自斗山（Doosan）的协作机器人则展示了极致的易用性。技术专家通过直接拖拽手臂的“手持示教”方式，无需编写一行代码就能完成编程，其内置的力矩传感器确保了与人类并肩工作时的绝对安全。

2023年最激动人心的，无疑是“人类增强”（Human Augmentation）理念的具象化。这不再是让机器独立完成任务，而是将机器与人体深度融合。Verve Motion公司带来的工业外骨骼服SafeLift，是一套完全在SOLIDWORKS中设计的“软体”外骨骼，它能为工人在搬运重物时分担高达40%的腰部负荷，将相关工伤风险降低85%。

而将这一理念推向极致的，是Jonathan Tippett和他创立的EXOSAPIEN TECHNOLOGIES带来的巨型四足机甲Prosthesis（PX1）。这台重达4000公斤、拥有200匹马力的全电动外骨骼，没有任何自动化程序，它的每一个动作，都100%由驾驶舱内的人类飞行员通过自身的肢体动作实时控制。这是一个纯粹的、被放大了的人类技能的体现，是具身智能的终极形态之一。


如果说2023年我们看到了具身智能丰富多彩的“身体”，那么2024年的大会，则让我们深入探究了驱动这些身体的、日益智能的“大脑”和“神经系统”。大会的核心概念“魔力SOLIDWORKS”（Magic SolidWorks），揭示了一种将建模、仿真与人工智能（AI）深度融合的全新设计哲学。

达索系统执行主席Bernard Charlès展示了AI如何在设计过程中扮演一个主动的协作伙伴。设计师可以通过自然语言指令，让系统自动生成由特定材料制成的零件；AI甚至能将毕加索风格的草图瞬间转化为精确的3D实体。SOLIDWORKS首席执行官Manish Kumar则预告了多项即将到来的AI驱动功能：“命令预测”能智能预判设计师的下一步操作；“图像转草图”能将灵感图片直接转化为可编辑的草图；而最具颠覆性的“自动创建工程图”则有望将工程师从繁琐的标注工作中解放出来。这些工具的进化，意味着创造复杂机器人的门槛正在被AI大大降低。

在应用层面，2024年展示的案例也更加深入和多元。立陶宛的D-Box公司展示了其“盒子里的无人机”系统，通过一个全自动的机械臂系统，实现了无人机网络的24/7全天候不间断作业，是具身智能在替代人类执行重复性、危险性任务方面的杰出代表。德国初创公司Arthur Bus，则将一辆由超过8万个零部件组成的氢燃料巴士的完整虚拟孪生，构建在3DEXPERIENCE平台上，与超过200家供应商高效协同。


让我们把目光转向消费领域，Gluxkind公司的AI婴儿车Ella，通过“自动摇篮”、“推行辅助”和“免提跟随”等智能功能，成为了“育儿副驾驶”，其轻巧而坚固的结构，正是利用SOLIDWORKS Simulation进行大量仿真分析优化的结果。而最令人动容的，是NeuroLutions公司的Ipsy Hand。这是一款基于脑机接口技术的外骨骼手套，通过捕捉中风患者的移动“意图”来驱动手套完成动作，利用神经科学的“赫布定律”，帮助患者在康复黄金期后，依然能够重获手部功能。

当然，展区中最震撼的庞然大物，是来自加拿大创客团队Hacksmith Industries的“动力装载机”（Power Loader）。这个高达11英尺、完全在SOLIDWORKS中进行设计和仿真的液压驱动机甲，是电影《异形》中经典装备的现实复刻，也是具身智能在力量增幅领域的极致体现。从AI赋能的设计工具，到解决真实世界问题的复杂智能系统，再到修复创伤、重燃生命希望的医疗设备，2024年的大会展示了具身智能正在向着更深、更广、更具人文关怀的方向发展。




2025年的大会，无疑是人形机器人发展史上的一个里程碑事件。在这一年，人形机器人不再是遥远的未来概念或零星的技术展示，而是作为一股不可逆转的浪潮，正式席卷了整个大会。
大会当之无愧的明星，是波士顿动力公司的机器狗Spot。它不仅与高管一同登台，灵活展示了其卓越的运动能力，更通过一系列真实应用案例——在海上钻井平台巡检、在飓风灾区评估损失、在庞贝古城进行考古勘察——证明了自己已经是一个能够解决现实世界问题的强大工具。


面对这股人形机器人的浪潮，达索系统也展示了为创造这些新物种而生的新一代AI赋能工具。SOLIDWORKS首席执行官马尼什·库马尔演示了“智能插入零部件”、“生成式装配”、“网格到三维”等一系列革命性功能。AI助手Aura更是化身为一个主动的虚拟伙伴，能够理解用户意图，回答深层次问题，甚至自动生成解决方案和渲染图。用智能化的工具来设计智能化的机器，这正是通往未来工业的“元”逻辑。

最后，来自Aniai公司的汉堡烹饪机器人Alpha Grill，作为一个专用机器人的成功商业案例，展示了3DEXPERIENCE平台如何支持一个初创公司在短短三年内实现900%的爆炸式增长。通过平台化的BOM管理、发布控制、协同审阅和敏捷开发流程，Aniai得以高效管理其拥有超过5000个零部件的复杂产品，并从一个硬件制造商，向一个能够提供模块化“Alpha厨房”解决方案的服务商转型。