WAIC2025人形机器人热潮-SolidWorks运动仿真学起来

2025世界人工智能大会

导读：在今年7月26-29 日举办的2025世界人工智能大会（WAIC 2025）上，人形机器人成为了绝对的焦点。超过 150 款人形机器人齐聚一堂，上演了一场科技盛宴。

宇树科技的人形机器人在拳击对决大赛中展现出灵活的动作和出色的平衡能力，吸引了大批观众围观；智元机器人的展台人潮涌动，其展示的机器人在运动、交互、作业等多场景的出色表现，让人不禁畅想未来智能生活的模样。魔法原子的 “小麦” 人形机器人不仅能以拟人步态担当智能导览员，还能有条不紊地承担 “搬运 + 点胶” 作业任务 。这一系列精彩的展示，预示着人形机器人正从科幻走向现实，逐渐融入我们的生活和工作。

众所周知，传统人形机器人研发，制作物理样机成本高昂且耗时久。借助 运动仿真，可在虚拟环境下对机器人的机械结构、关节运动等进行多轮测试与优化。数据显示，引入该仿真技术后，产品研发阶段物理样机制作成本能降低 30%-50%，修改周期缩短 60% 以上，极大减少了人力、物力和时间成本。此外，通过精准分析机器人运动轨迹、关节受力、加速度变化等参数，提前察觉潜在风险。例如在设计人形机器人的腿部关节时，利用仿真计算不同行走姿态下关节的应力集中点，有效避免实际运行中因过载引发的关节损坏，保障机器人运行安全与稳定。

一、SolidWorks运动仿真-人形机器人研发的得力助手

SolidWorks运动仿真在人形机器人的复杂研发过程中，发挥着举足轻重的作用，为研发人员提供了强大的虚拟测试和优化平台。它为研发人员开辟广阔试错空间，大胆探索新颖结构方案。如仿生机器人设计中，借助 SolidWorks 运动仿真模拟昆虫腿部多关节联动，研发出更适应复杂地形的移动机构，推动人形机器人技术创新与突破。

它主要的场景包括：

1、机械结构设计验证：从简单的关节连接，到复杂的全身运动系统，SolidWorks 运动仿真都能大显身手。在设计人形机器人的手臂连杆机构时，可模拟手臂伸展、抓取动作，检查是否存在运动卡顿或零件干涉问题；对于机器人的髋关节、膝关节等关键关节，通过仿真验证其传动比和运动范围，确保设计符合预期。

2、产品性能优化：在人形机器人的动力系统设计中，运用运动仿真分析电机驱动下各关节的扭矩需求，合理选型电机，提升能源利用效率；针对机器人的行走稳定性，模拟不同路面条件下的行走姿态，优化腿部结构和重心分布，增强机器人的平衡能力。

3、跨领域集成应用：在医疗康复领域，模拟康复人形机器人辅助患者进行肢体康复训练的动作，确保动作的安全性和有效性；在服务领域，仿真人形机器人在酒店、餐厅等场景的服务流程，优化其与环境及人员的交互动作，提升服务质量。

二、SolidWorks人形机器人手臂设计优化

假设我们正在研发一款用于物流分拣的人形机器人，其手臂的设计至关重要。利用 SolidWorks 软件，首先创建机器人手臂各零件的三维模型，包括大臂、小臂、连杆、关节等，确保尺寸精确无误。接着，将这些零件导入装配体环境，通过添加各种配合关系，如销钉配合模拟关节转动、移动副配合限制特定方向运动等，构建出可运动的手臂装配体模型。

在 SolidWorks Motion 模块中，定义分析类型为动力学分析，以全面考虑力和质量对运动的影响。在大臂关节处添加旋转马达作为驱动，设置其转速和运动方向，模拟实际工作时的动力输入。同时，添加重力、摩擦力等环境因素，使仿真更贴合现实工况。

运行仿真后，通过 “结果和图解” 功能深入分析手臂运动情况。查看手臂末端执行器的运动轨迹，确保其能准确到达目标位置抓取货物；分析关节处的受力情况，判断在频繁运动过程中关节是否能承受相应载荷；研究手臂运动过程中的速度和加速度变化，评估运动的平稳性。

经仿真发现，手臂在高速运动时，某些关节处出现应力集中现象，且运动轨迹存在微小偏差。根据这些结果，我们对关节结构进行优化，增加加强筋提高强度；微调连杆长度和关节角度，修正运动轨迹。再次进行仿真验证，优化后的手臂性能显著提升，满足了物流分拣的高效、精准要求。

三、SolidWorks实战训练营-运动仿真案例实操

如果您对SolidWorks 运动仿真技术充满兴趣，渴望深入学习并掌握其在实际项目中的应用，8月5日20时，由仿真秀主办的《SolidWorks 实战训练营》第六期线上讲座《Solidworks运动仿真案例实操》别错过。

我们的专业讲师将以实际案例为导向，像上文的人形机器人手臂设计一样，一步一步带领您进行 SolidWorks 运动仿真的实操演练。从模型搭建、约束添加到驱动设置，再到结果分析与优化，全方位为您展示运动仿真的全过程。无论您是机械设计领域的新手，还是有一定经验的工程师，都能在本次直播中收获满满，提升自己的技术能力。

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SolidWorks实战训练营（六）：SW运动仿真案例实操-仿真秀直播

张勇老师主讲的Solidworks运动仿真教程

来源：仿真秀App