基于数字孪生的液压机械臂运动仿真与状态监控系统设计

来源：计算机集成制造系统杂志2025年第12期北京时间：

作者：李志祥, 唐宏宾, 王永胜, 杨美观

单位：1.长沙理工大学机械与运载工程学院2.华中科技大学机械科学与工程学院3.中国铁建重工集团股份有限公司

摘要：为保证液压机械臂运行过程中的安全性,提升液压机械臂的智能运维水平,开发了基于数字孪生的液压机械臂运动仿真与状态监控系统。首先提出了液压机械臂数字孪生五维模型,分别阐述了各部分的组成和功能;然后完成了液压机械臂物理实体、虚拟系统和通讯架构的设计,重点研究了数据的采集、传输、解析、映射和存储等技术;接着对系统的运动仿真功能进行开发与集成,完成了液压机械臂的运动学分析、轨迹规划算法开发以及基于包围盒的碰撞检测功能开发;最后搭建了液压机械臂实验平台,对系统的各项功能进行测试,实验结果证明了系统的可行性和有效性,为将数字孪生技术应用于工程机械设备提供了有效解决方案。

关键词：液压机械臂,数字孪生,五维模型,运动仿真,状态监控

基金资助：国家重点研发计划资助项目(2023YFB3406100);湖南省自然科学基金资助项目(2025JJ70668);长沙理工大学专业学位研究生“实践创新与创业能力提升计划”资助项目(CLSJCX22059)。