机器人全流程结构仿真解决方案，赋能机器人高效可靠研发迭代

在工业机器人、人形机器人快速量产落地的当下，结构强度不足、整机振动噪声大、自重偏高、碰撞跌落安全性差、疲劳寿命短等痛点，持续制约产品性能与量产成本。德颐姆打造覆盖设计、多学科、优化、试验闭环的机器人结构仿真解决方案，从概念设计到成品验证全链路降本增效、提质减重。

一、四大一体化闭环体系，打通仿真全流程壁垒

1. 设计仿真一体化，实现设计修改实时联动校验

CAD 几何模型与 CAE 仿真环境无缝集成于同一平台，机械臂、底座、关节零部件完成设计改型后，仿真模型自动同步更新，省去模型转换、重复修复的繁琐步骤。快速完成多版设计方案强度校核，大幅缩短设计 - 验证迭代周期，从源头规避结构设计缺陷。

2. 多学科集成一体化，多物理场耦合精准仿真

单一结构分析早已无法满足高端机器人研发需求。平台统一耦合多体动力学、结构静强度、模态振动、噪声、疲劳、热、电磁等多学科仿真能力，所有专业模型同源共享、数据互通。

一台伺服电机驱动的机械臂，可同步测算：臂架承重应力、运转共振频率、电机发热带来的热变形、电磁损耗对结构形变影响、长期往复作业疲劳损伤，一次性排查跨物理场干涉问题。

3. 全维度优化设计，轻量化与性能双向提升

针对人形机器人、协作机器人严苛减重需求，借助 OptiStruct 全套优化工具链，覆盖概念到详细设计全阶段优化手段：

· 拓扑优化（Topology）：重塑零部件内部传力结构，案例中人形机器人零件最大减重 64%；

· 尺寸 / 形状 / 自由形态优化：微调局部壁厚、曲面轮廓，工业机械臂爪整体减重 30%；

· 加强筋、复合材料铺层优化：在减重前提下，守住刚度、强度指标底线。

· 真正做到轻量化不降性能，降低整机能耗、提升负载自重比。

4. 试验仿真一体化，虚实双向校准提精度

构建 “仿真指导试验、试验反哺修正仿真” 的双向闭环：先用仿真预判危险工况、规划试验测点；再将台架实测数据导入平台，校准仿真模型材料参数、边界条件，消除仿真与实物的误差鸿沟。混合仿真模式大幅减少样机试制次数，降低昂贵试验投入。

二、Simcenter 多求解器矩阵，覆盖全部机器人结构工况

1. Simcenter Nastran：通用基础结构求解核心

线性 / 非线性静力学、屈曲、动力学、声学、气弹分析全能覆盖，是机械臂底座、连杆、减速器支架等常规零部件强度、模态分析的主力工具，稳定输出标准化结构校核报告。

2. Simcenter OptiStruct：行业标杆结构优化求解器

· 轻量化、多工况优化专属内核，同时兼容线性、非线性、振动、热多物理场约束，支持显式动态分析，是实现机器人极致减重、性能均衡的核心利器。

· 从概念设计到详细设计：

3. Simcenter SimSolid：无网格极速仿真工具

无需传统网格划分，直接基于原始 CAD 几何运算，简单零部件、快速方案对比场景仿真速度提升数倍，设计师可自主上手快速自检，降低仿真门槛。

4. Simcenter Durability：疲劳寿命专业求解

支持 SN/EN 标准疲劳、振动疲劳、热机疲劳分析，精准测算机械臂千万次往复抓取、长时间高速运转后的寿命损耗，提前预判断裂失效风险，延长整机服役周期。

5. Simcenter Radioss：瞬态大变形非线性安全求解

专攻机器人跌落、碰撞、冲击等高危险瞬态工况，具备强大大变形、材料失效、气囊仿真能力。人形机器人摔倒、移动机器人撞击防护、搬运碰撞场景均可精准模拟，保障人机安全设计合规。

6. Simcenter Vibration&Acoustics（NVH）：振动噪声专项解决方案

依托源 - 传递路径 - 接收端完整分析链路，定位电机、齿轮、轮轨激励等噪声振动源头，快速识别噪声敏感传递路径，替代传统试错调试模式，高效降低机器人运行异响、抖动问题，提升整机运行平顺度与用户体验。

三、机器人结构优化案例

· 结构优化流程

· 人形机器人零部件分析及优化：

· 工业机器人机械臂爪优化：减重30%

四、落地这套仿真方案，为机器人企业带来实打实核心价值

1. 大幅削减样机成本

多轮虚拟仿真迭代替代多版物理样机试制，原材料、加工、样机测试费用显著下降，尤其人形机器人等高试制成本机型，降本效果尤为突出。

2. 缩短新品上市周期

设计、仿真、优化、试验并行协同，迭代周期压缩 30%-60%，抢先抢占协作、人形、工业机器人市场窗口期。

3. 产品性能全面升级

在减重、刚度、强度、寿命、NVH、安全六大维度实现均衡最优，提升负载、续航、稳定性、使用寿命等核心产品竞争力。

4. 降低售后与合规风险

提前排查断裂、共振、碰撞伤人、疲劳失效等隐患，满足行业安全检测标准，减少批量出货后的售后返修、召回损失。

5. 构建企业自研仿真能力护城河

完整统一的西门子仿真平台，模型、数据、经验可沉淀复用，摆脱依赖外部仿真服务商的被动局面，形成企业内部标准化研发流程。

结语

从工业六轴机器人、协作机械臂到人形服务机器人，结构性能永远是产品根基。 德颐姆机器人结构仿真方案，用成熟工业级软件、全工况求解能力、闭环研发体系，帮机器人企业解决从设计到量产的全部结构仿真难题。