利用数字人体模拟增强装配工作规划

了解 Unity 如何支持 MOSIM 研究项目,为一系列制造业用例模拟和分析复杂、逼真的人体运动。有了在几分钟内而不是几周内模拟装配工人任务的能力,公司就可以改进生产规划,提高工人的生产率和安全性,并降低风险和成本。
MOSIM 项目是由汽车制造商戴姆勒与 Unity 及其他 20 多个合作伙伴共同发起的一个联合体。它旨在为工业应用中的数字人体模拟提供一个开放标准。

即使在当今的自动化时代,汽车和其他制成品的组装仍然需要大量的手工作业。生产计划流程的许多方面都可以改进,因为工人的任务通常不是用 3D 可视化的,而是用文字描述的。此外,还在硬件原型上对这些任务进行验证。仿真可以提高这种体验的效率,但生成流程仿真历来耗时,而且需要专家工具。
虽然可以模拟具体的单个动作(如粘贴零件),但要模拟一连串动作(如走到零件前、拿起零件、走到车辆前、粘贴零件),则需要大量的人工操作以及对实际位置和设置的物理动作捕捉。除了非常特殊的高风险情况可以证明这种复杂性和时间投入是合理的之外,大多数公司都不愿意做出这种努力。
"汽车或公共汽车的手动装配需要很多不同的操作,而目前还没有一种工具能够全面模拟这些场景。戴姆勒客车 - EvoBus GmbH 的博士研究员兼 MOSIM 技术协调员 Felix Gaisbauer 说:"我们面临的挑战是将这些单独的 Sequences 整合在一起,因此我们希望创建一个数字人体模拟框架,以帮助我们实现这一目标。

随着汽车、卡车、公共汽车等产品的生产变得越来越复杂,竞争也越来越激烈,最大限度地提高效率就显得尤为重要。依赖物理测试和优化不仅会阻碍生产效率,增加成本,而且往往会让制造商对其运营效率缺乏信心。
"虽然这些工作在过去十年中有所改进,但人类的动态模拟或多或少还没有完成。戴姆勒客车公司 EvoBus GmbH 经理兼 MOSIM 项目负责人 Thomas Bär 说:"现在正是生产模拟的黄金时期。
借助 MOSIM 基于 Unity 的模块化人体仿真,制造商可以轻松地将一系列角色动画拼接成一个综合仿真。他们可以
- 实时 3D 可视化并验证装配步骤
- 模拟假设情景,确定任务的可行性和最佳顺序
- 进行基于度量的评估(如人体工程学、可建性等)
- 在完成物理设置或培训团队之前优化和改进流程,从而大大降低成本和效率

只需几分钟就能创建模拟,而人工创建一个类似的模拟则需要大约两周的时间。从确定装配过程中的人体工程学机会,到提高工人的生产率、安全性和培训,MOSIM 在影响生产的多个阶段方面具有巨大的潜力。
"这开辟了许多新的可能性。如果能模拟人类在装配序列中的真实移动,就能为研究工厂的优化潜力提供更多机会,例如调整货架位置以缩短行走路径。盖斯鲍尔说:"它甚至可以用来为工人提供身临其境的培训,指导他们如何完成任务。

利用 Unity 的实时 3D 平台作为 MOSIM 框架的核心,为可视化和模拟开辟了新的可能性,使数字头像和动画能够提升整个体验。Unity 可以实现快速原型开发,也可以轻松部署到虚拟现实头盔等设备上。
"我非常喜欢 Unity 的编程方式、庞大的 Asset Store,而且我们的大多数项目合作伙伴在使用 Unity 方面都比其他引擎更有经验。Gaisbauer 说:"Unity 提供的综合服务包让我们与众不同。
MOSIM 既可以通过网络应用程序访问,也可以在 Unity 中访问。它能够使用标准化的文字描述,如 "拿起和放下",在 3D 中自动生成工人装配模拟。

受计算机仿真行业开源标准 "功能模拟接口"(FMI)方法的启发,MOSIM 提供了运动模型接口(MMI)及其称为运动模型单元(MMU)的实现方法,其范围包括从行走等简单动画到爬梯等复杂任务。
MOSIM 在其 GitHub 上的开源软件库中包含一个预定义人体动作库,并鼓励 Unity 社区为创建更多 MMU 做出贡献。基于 Unity 的 "MMU 生成器 "可根据 FBX 和其他文件格式创建自定义 MMU,而无需编程知识。
"这很特别。盖斯鲍尔说:"任何其他游戏引擎都不具备这种功能,这是 Unity 独有的。"它简化了开发,我们希望它能吸引更多的动画艺术家和开发人员提供更多的 MMU"。
查看 GitHub上的 MOSIM 代码库,为您的应用带来数字人体仿真的力量。