CN116243802A - 一种虚拟世界物理化系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种虚拟世界物理化系统，所述系统包括全息交互模块、数字模型控制模块、物理实物控制系统和物理实物生成系统，其中，所述全息交互模块，用于与使用者进行交互，以获取交互信息；所述数字模型控制模块，用于根据所述交互信息对数字孪生世界中的数字模型进行操作；所述物理实物控制系统，用于控制机器人对生产所述数字模型对应的实体设备执行所述操作；所述物理实物生成系统，用于基于所述数字模型和所述操作生成物理实物。本公开实施例可对产品从设计到生产再到运输进行全生命周期的规划，从而提高数字孪生工厂规划设计的整体性和系统性，提高了物理世界产品的生产效率。

Description

一种虚拟世界物理化系统

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及一种虚拟世界物理化系统。

背景技术

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

数字孪生工厂是对现实工厂3D形态的完全模拟，大到整个厂区的所有车间，小到车间里每台设备和每一个生产动作，都映射在数字孪生上，但是目前的数字孪生工厂的规划设计不具有整体性和系统性。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种虚拟世界物理化系统，对产品从设计到生产再到运输进行全生命周期的规划，从而提高数字孪生工厂规划设计的整体性和系统性，提高生产效率。

根据本公开的一方面，提供了一种虚拟世界物理化系统，包括全息交互模块、数字模型控制模块、物理实物控制系统和物理实物生成系统，其中，所述全息交互模块，用于与使用者进行交互，以获取交互信息；所述数字模型控制模块，用于根据所述交互信息对数字孪生世界中的数字模型进行操作；所述物理实物控制系统，用于控制机器人对生产所述数字模型对应的实体设备执行所述操作；所述物理实物生成系统，用于基于所述数字模型和所述操作生成物理实物。

根据本公开提出的虚拟世界物理化系统可以让使用者通过全息交互模块传递给系统交互信息，系统中的数字模型控制模块根据交互信息对数字孪生世界中的数字模型进行操作，物理实物控制系统控制机器人对生产所述数字模型对应的实体设备执行所述操作，物理实物生成系统，基于所述数字模型和所述操作生成物理实物。在这个过程中，使用者可以通过对数字孪生世界的操作影响到现实世界的生产，通过数字孪生世界的管理可以方便管理产品的整个生产周期，提高了物理世界的生产效率。

在一种可能的实现方式中，所述全息交互模块用于提供所述使用者与所述数字孪生世界的交互接口，以通过所述交互接口获取所述交互信息，所述交互接口包括五感交互接口、虚拟现实设备接口、增强现实设备接口、人机接口、脑机接口和全息接口中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述数字模型控制模块包括数字人员工模块和模型生产工厂模块，其中，所述数字人员工模块用于在所述数字孪生世界中实现对数字人员工的生成和控制，所述模型生产工厂模块用于对所述数字模型的生产过程进行模拟。

在一种可能的实现方式中，所述数字人员工模块包括数字人员工生成模块、数字人员工交互模块、数字人员工鉴权模块、数字人员工虚拟环境生成模块、数字人员工漫游模块和数字人员工任务模块中的至少一种，其中，所述数字人员工生成模块，用于基于所述使用者的生物数据生成对应的数字人员工；所述数字人员工交互模块，用于向所述使用者提供对所述数字人员工的控制能力；所述数字人员工鉴权模块，用于对请求控制所述数字人员工的使用者进行鉴权；所述数字人员工虚拟环境生成模块，用于生成所述数字孪生世界；所述数字人员工漫游模块，用于控制所述数字人员工在所述数字孪生世界中进行漫游；所述数字人员工任务模块，用于为所述数字人员工提供任务。

在一种可能的实现方式中，所述数字人员工生成模块包括数据采集模块、数据处理模块、员工合成模块中的至少一种，其中，所述数据采集模块，用于采集所述使用者的生物数据；所述数据处理模块，用于对采集到的生物数据进行处理得到数据样本；所述员工合成模块，用于根据所述数据样本合成所述使用者对应的数字人员工。

在一种可能的实现方式中，所述生物数据可以包括生理数据、红外数据、位置数据、图像数据、音频数据和动作数据中的至少一种，所述数据处理模块包括：音频提取模块、人脸识别模块，动作生成模块中的至少一种，其中，所述音频提取模块，用于提取和编辑所述音频信息；所述人脸识别模块，用于提取所述图像数据中的面部信息，并根据提取到的面部信息完成人脸数字建模；所述动作生成模块，用于对动作数据中的肢体信息进行提取得到对应的运动数据，并根据所述运动数据生成对应的动作轨迹。

在一种可能的实现方式中，所述员工合成模块用于根据系统提取到的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行任意组合，生成数字人员工。

在一种可能的实现方式中，所述员工合成模块还用于根据调整指令修改所述音频信息、人脸数字模型和动作轨迹，生成新的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹。

在一种可能的实现方式中，所述员工合成模块包括随机合成模块、匹配合成模块、选择合成模块中至少一种，其中，所述随机合成模块，用于根据所述音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行随机组合，生成数字人员工；所述匹配合成模块，用于根据同一使用者的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行组合，生成与使用者匹配的数字人员工；所述选择合成模块，用于根据选择的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行合租，生成数字人员工。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括数字孪生世界漫游模块，用于实现漫游者在所述数字孪生世界中进行漫游，其中，所述漫游者包括所述数字人员工。

在一种可能的实现方式中，所述数字孪生世界漫游模块包括漫游交互模块、漫游世界模块、漫游选择模块、漫游鉴权模块、安全模块和漫游扮演模块中的至少一种，其中，所述漫游交互模块，用于提供所述数字孪生世界中各个漫游者之间或漫游者与被漫游者之间进行交互的能力；所述漫游世界模块，用于提供展示所述数字孪生世界的能力；所述漫游选择模块，用于提供漫游世界的选择能力，所述漫游世界包括状态与物理世界同步的数字孪生世界和状态保持不变的数字孪生世界；所述漫游鉴权模块，用于提供请求接入所述漫游者的漫游体验者的鉴权功能，所述漫游体验者包括所述使用者；所述安全模块，用于提供安全协议；所述漫游扮演模块，用于将所述漫游体验者与所述漫游者进行对接，根据所述漫游体验者的指令控制漫游者。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括数字模型生成模块和模型验证工厂模块，其中，所述数字模型生成模块用于提供所述数字模型，所述模型验证工厂模块用于对所述数字模型进行生产模拟验证。

在一种可能的实现方式中，所述数字模型生成模块包括模型工厂、拆解模块、动态三维图纸模块、模型编辑模块和创造模块中的至少一种，其中，所述模型工厂，用于提供现有的数字模型；所述拆解模块，用于对所述现有的数字模型进行自动拆解或根据指令对所述数字模型进行拆解，得到完全拆解的数字模型；所述动态三维图像模块，用于根据所述完全拆解的数字模型生成多个动态三维图纸、提供展示和全方位查看数字模型自动生产过程的功能，以及，提供展示和全方位查看生成所述动态三维图纸的过程的功能；模型编辑模块，用于对所述多个动态三维图纸或所述数字模型进行编辑，得到用于生成所述数字模型的数字图纸，并展示所述编辑过程；所述创造模块，用于根据所述使用者提供的物理世界物质属性以及操作方法，对所述数字图纸进行组合获得所述数字模型，和/或，根据所述数字孪生世界中的现有数字组件生成所述数字模型。

在一种可能的实现方式中，所述模型验证工厂模块包括验证工厂模块、验证工厂生成模块、验证工厂改装模块和模型验证模块中的至少一种，其中，所述验证工厂模块，用于向所述使用者提供验证工厂模板；所述验证工厂生成模块，用于按照所述使用者选择的验证工厂模板部署验证工厂；所述验证工厂改装模块，用于按照所述使用者提供的用户需求对所述使用者选的验证工厂模板进行改装，并按照改装后的验证工厂模板部署验证工厂；所述模型验证模块，用于按照设计验证需求，在已部署的验证工厂中验证所述数字模型。

在一种可能的实现方式中，所述模型生产工厂模块包括生产工厂模块、设计规划模块、生产工厂建设模块和运行优化模块中的至少一种；其中，所述生产工厂模块，用于向所述使用者提供生产工厂模板；所述设计规划模块，用于根据所述数字模型和所述使用者选择的生产工厂模板对工厂设计规划生成生产工厂布局图；所述生产工厂建设模块，用于按照所述设计规划模块生成的生产工厂布局图部署生产工厂模块；所述运行优化模块，用于按照生产需求，在已部署的生产工厂中进行生产仿真得到仿真结果，并根据仿真结果进行布局优化更新生产工厂布局图。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括工厂物流模块，所述工厂物流模块用于规划模拟车间之间的物流信息，所述物流信息包括供货地、接收地、运载工具、运载量、运载时间、运载路线中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括工厂仿真评价模块，所述工厂仿真评价模块包括仿真模块、布局评价模块和布局确定模块中的至少一种，其中，所述仿真模块，用于根据所述生产工厂模块和所述工厂物流模块的工厂布局进行建模及随机事件的仿真；所述布局评价模块，用于根据所述仿真结果对所述布局图进行定量评价得到评价结果；所述布局确定模块，用于根据所述评价结果确定最优的布局方案。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述仿真结果对所述布局图进行定量评价得到评价结果包括：根据所述仿真结果和评价标准对所述布局图进行评价，得到评价结果，其中，所述评价标准包括产能、物流效率、设备利用率和空间利用率中的至少一个。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括虚拟世界引擎模块，所述虚拟世界引擎模块用于提供所述虚拟世界中的规律引擎，所述规律引擎用于模拟物理世界中已有的规律和/或创造物理世界中没有的规律。

在一种可能的实现方式中，所述虚拟世界引擎模块包括材料引擎模块、力学引擎模块、运动引擎模块和流体引擎模块、规律引擎识别模块和物理规律添加和创造模块中的至少一种，其中，所述材料引擎模块，用于模拟不同材料在物理世界的属性功能；所述力学引擎模块，用于模拟不同物体在物理世界的力学表现；所述运动引擎模块，用于模拟不同物体在物理世界的运动表现；所述流体引擎模块，用于模拟不同流体在物理世界的流体表现；所述规律引擎识别模块，用于获取所述数字人员工以及所述数字模型对应的属性功能、力学表现、运动表现和流体表现中的至少一种，作为所述规律引擎。

在一种可能的实现方式中，所述虚拟世界引擎模块还包括虚拟规律引擎存储模块；所述虚拟规律引擎存储模块，用于存储虚拟规律引擎。

在一种可能的实现方式中，所述虚拟世界引擎模块还包括虚拟规律引擎获取模块；所述虚拟规律引擎获取模块，用于接收所述虚拟规律引擎，并基于所述虚拟规律引擎的规律数据将所述虚拟规律引擎存储至对应的所述材料引擎模块、所述力学引擎模块、所述运动引擎模块、所述流体引擎模块和所述虚拟规律引擎存储模块中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括通信控制模块，所述通信控制模块用于向所述物理实物控制系统传输控制指令，所述控制指令用于完成对生产现场的操作和控制。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括机器人系统，所述机器人系统用于完成物理世界现场生产。

在一种可能的实现方式中，所述机器人系统包括智能机器人、工业机器人、物流机器人、维修机器人和通信设备中的至少一种，其中，所述智能机器人，用于执行现场操作；所述工业机器人，用于按照图纸生产指定的部件；所述物流机器人，用于提供物流支持；所述维修机器人，用于提供对生产物资进行监控与维护；所述通信设备，用于提供各个机器人之间的通信能力。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括感知平台，所述感知平台用于获取物理世界的感知数据，以便于所述机器人系统基于所述感知数据对所述数字模型对应的实体设备执行所述操作。

在一种可能的实现方式中，所述感知平台上搭载至少一个感知模块，所述感知数据至少包括三维成像数据、生物数据、空间位置数据以及环境数据；所述感知模块至少包括三维扫描成像模块、生物感知模块、空间位置感知模块和环境感知模块；其中，所述三维扫描成像模块，用于获取三维成像数据；所述生物感知模块，用于获取生物数据；所述空间位置感知模块，用于获取空间位置数据；所述环境感知模块，用于获取环境数据。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括数据动态映射模块、环节监控模块、设备监控模块、产品监控模块、位置监控模块和异常警报模块中的至少一种，所述数据动态映射模块用于将所述感知数据传输到所述数字模型控制模块中更新数字孪生工厂数据；所述环节监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定生产进度，在所述生产进度持续不更新的情况下生成第一异常信息；所述设备监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定所述机器人的设备状态，在所述设备状态出现异常的情况下生成第二异常信息；所述产品监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定产品质量数据，在所述产品质量状况不满足质量标准的情况下生成第三异常信息；所述位置监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定机器人位置信息，在所述位置信息异常的情况下生成第四异常信息；所述异常警报模块用于根据所述异常信息进行警报提醒。

在一种可能的实现方式中，所述物理实物控制系统包括控制系统、驱动系统、通信系统和数字人员工系统中的至少一种，其中，所述控制系统，用于控制所述数字孪生工厂对应的物理工厂；所述驱动系统，用于驱动所述数字孪生工厂；所述通信系统，用于实现各机器人系统、各实体设备和数字孪生工厂之间的通信；所述数字人员工系统，用于支持数字人员工控制所述机器人执行所述操作。

在一种可能的实现方式中，所述物理实物生成系统包括智能化结构成型设备、三维打印设备和设备生成系统中的至少一种，其中，所述智能化结构成型设备用于提供结构件生成能力；所述三维打印设备用于提供部件生产能力；所述设备生产系统，用于实现整机集成和测试。

根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以部署上述系统。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。

图1示出了根据本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。

图2示出本公开实施例提供的交互接口的框图。

图3示出本公开实施例的数字模型控制模块的框图。

图4示出本公开实施例的数字人员工模块的框图。

图5示出本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。

图6示出本公开实施例数字孪生世界漫游模块的框图。

图7示出本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。

图8示出本公开实施例数字模型生成模块的框图。

图9示出本公开实施例的模型验证工厂模块的框图。

图10示出本公开实施例的模型生产工厂模块的框图。

图11示出本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。

图12示出本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。

图13示出本公开实施例的工厂仿真评价模块的框图。

图14示出本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。

图15示出本公开实施例的虚拟世界引擎模块的框图。

图16示出了根据本公开实施例的虚拟世界物理化系统的总体框图。

图17示出根据本公开实施例的一种电子设备1900的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

数字孪生是一个普遍适应的理论技术体系，可以应用于众多的领域，在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多，在智能制造领域则是目前关注度最高、研究最热的领域，但是目前的数字孪生工厂的规划设计不具有整体性和系统性。因此，本公开实施例提出一种虚拟世界物理化系统，能够对产品从设计到生产再到运输进行全生命周期的规划，从而提高了数字孪生工厂规划设计的整体性和系统性，从而使得实体工厂中的机器人系统能够将虚拟工厂中设计的产品实际生产出来。

图1示出了根据本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。如图1所示，所述虚拟世界物理化系统可以包括全息交互模块11、数字模型控制模块12、物理实物控制系统13和物理实物生成系统14。

其中，所述全息交互模块11可以用于与使用者进行交互，以获取交互信息。所述数字模型控制模块12可以用于根据所述交互信息对数字孪生世界中的数字模型进行操作。所述物理实物控制系统13可以用于控制机器人对生产所述数字模型对应的实体设备执行所述操作。所述物理实物生成系统14可以用于基于所述数字模型和所述操作生成物理实物。

下面分别对各个模块进行详细介绍。首先是全集交互模块11，其可以用于与使用者进行交互，以获取交互信息。在本公开实施例中，所述使用者可以包括负责系统安装的系统管理人员、负责系统维护的系统维护人员、工厂中负责生产的操作员工、生产管理人员、工厂中负责设备管理的设备维护员、电气工程师、机械工程师、工厂中负责质量管理的质检员、计量员、工厂中负责仓储的仓管员等，也可以是进行体验的体验人员。

在本公开实施例中，交互信息为使用者对数字孪生世界有所影响或进行互动的指令或系统通过感知设备采集到的使用者的状态数据，所述交互信息可以是使用者对系统做出的修改指令，例如对数字孪生世界的状态的调整，可以是使用者对系统做出的操作指令，例如控制数字孪生世界中的一个物体的移动，可以是使用者对系统做出的切换指令，例如对虚拟世界进行选择，也可以是对系统做出的获取指令，例如对数字孪生世界中的物体进行接收获取其表面信息。

其中，所述数字孪生世界是对物理世界的数字化建模(是一个虚拟世界)。通过收集到的物理世界的数据在数字世界中进行还原，使用者通过与数字孪生世界进行交互可以改变其状态，并可以通过数字孪生世界与对应的物理世界的数据传输，使物理世界同样发生对应的改变，即使用者可以通过数字孪生世界影响物理世界。

在一种可能的实现方式中，所述全息交互模块用于提供所述使用者与所述数字孪生世界的交互接口，以通过所述交互接口获取所述交互信息。使用者可以通过全息交互模块与数字孪生世界进行信息交互，所述全息交互模块提供多种不同协议的交互接口，以便使用者可以根据需要进行选择，提供全方位的交互方式，让使用者可以通过不同的交互接口对数字孪生世界进行信息交互。

图2示出本公开实施例提供的交互接口的框图。如图2所示，所述交互接口包括五感交互接口、虚拟现实设备接口、增强现实设备接口、人机接口、脑机接口和全息接口中的至少一种。

其中，五感交互接口可以实现五感交互功能。这里的五感指的是使用者的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等。也就是说，全息交互模块可以通过五感交互接口获取到使用者的的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉信息，并将所述信息作为交互信息。

虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备接口可以用来提供VR设备接口，从而获取使用者的面部信息和人体行为信息，并将所述面部信息和人体行为信息作为交互信息。

增强现实设备接口(Augmented Reality，AR)可以用来提供AR设备接口可以用来提供AR设备接口，从而获取使用者的语义、手势等信息，并将所述语义、手势信息作为交互信息。

人机接口是指人与计算机之间建立联系、交换信息的输入/输出设备的接口，这些设备包括键盘、显示器、打印机、鼠标器等。脑机接口，指在使用者与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。所述人机/脑机接口可以获取使用者的神经信号或电信号，并将所述神经信号和电信号作为交互信息。

全息接口可以用来提供全息设备接口，从而获取使用者的动作信息，并将所述动作信息作为交互信息。

如图1所示，所述虚拟世界物理化系统还包括数字模型控制模块12，所述数字模型控制模块12用于根据所述交互信息对数字孪生世界中的数字模型进行操作。

本公开实施例的虚拟世界物理化系统可以让使用者通过全息交互模块与数字孪生世界进行信息交互，产生交互信息，数字模型控制模块再根据所述交互信息对数字孪生世界中的数字模型进行操作，通过这种方式，让使用者能够通过所述虚拟世界物理化系统方便快捷的控制数字孪生世界中的数字模型。

举例来说，数字模型可以是产品图纸、产品样品、产品配件等产品模型，本公开实施例对所述数字模型的种类和数量不做限制，根据具体的使用需要和实体工厂的配置对数字模型进行设置。

图3示出本公开实施例的数字模型控制模块的框图。如图3所示，所述数字模型控制模块可以包括数字人员工模块和模型生产工厂模块。其中，所述数字人员工模块用于在所述数字孪生世界中实现对数字人员工的生成和控制，所述模型生产工厂模块用于对所述数字模型的生产过程进行模拟。

举例来说，数字人员工模块可以根据使用者的交互信息实时生成和控制数字人员工，也可以根据预先设置的信息自动生成和控制数字人员工。其中，所述数字人员工可以是数字孪生得到的数字孪生员工，也可以是合成的虚拟人员工，对此本公开实施例不做限制。生产工厂模块可以通过数字孪生的方式根据实际的实体工厂建立对应的生产设备模型，也可以根据实际的实体工厂布置生产线的规划，通过生产工厂模块对数字模型的生产过程进行整体模拟，对此本公开实施例不做限制。

图4示出本公开实施例的数字人员工模块的框图。如图4所示所述数字人员工模块包括数字人员工生成模块、数字人员工交互模块、数字人员工鉴权模块、数字人员工虚拟环境生成模块、数字人员工漫游模块和数字人员工任务模块中的至少一种。

如图4所示，所述数字人员工生成模块，用于基于所述使用者的生物数据生成对应的数字人员工。

其中，所述生物数据可以包括生理数据(例如心跳、血压等)、红外数据、位置数据、图像数据、音频数据和动作数据中的至少一种，本公开实施例对生物数据的具体选择不做限定，根据不同的数字人员工生成精度需求和算力的限制，对生物数据的选择可以根据实际情况选择。

在一种可能的实现方式中，所述数字人员工生成模块可以包括数据采集模块、数据处理模块、员工合成模块中的至少一种，其中，所述数据采集模块，用于采集所述使用者的生物数据；所述数据处理模块，用于对采集到的生物数据进行处理得到数据样本；所述员工合成模块，用于根据所述数据样本合成所述使用者对应的数字人员工。

在本公开实施例中，数字人员工生成模块可以首先通过数据采集模块采集使用者的生物数据，然后在根据数据采集模块采集到使用者的生物数据后，可以通过数据处理模块，对采集到的生物数据进行处理得到数据样本，最后通过员工合成模块根据数据样本合成数字人员工。

在一个示例中，所述数据处理模块可以包括：音频提取模块、人脸识别模块，动作生成模块中的至少一种，其中，所述音频提取模块，用于提取和编辑所述音频信息；所述人脸识别模块，用于提取所述图像数据中的面部信息，并根据提取到的面部信息完成人脸数字建模；所述动作生成模块，用于对动作数据中的肢体信息进行提取得到对应的运动数据，并根据所述运动数据生成对应的动作轨迹。

在本公开实施例中，在获得音频数据后，数字处理模块可以通过音频提取模块对采集到的音频信息进行提取得到音频信息样本，使用者可以对所述音频信息样本进行编辑，得到编辑后的音频信息样本，例如可以自动删除音频数据中的异常音频；在获得图像数据后，数字处理模块可以通过人脸识别模块对所述图像数据中的面部信息进行提取，所述面部信息可以包括人脸的轮廓也可以是人脸的面部表情，根据提取到的面部信息完成人脸数字建模，所述人脸数字建模可以与使用者一一对应，也可以根据需要对人脸数字建模做适应的修改；在获得动作数据后，数字处理模块可以通过动作生成模块对动作数据中的肢体信息进行提取得到运动数据，根据所述运动数据生成动作轨迹，所述动作轨迹可以基于使用者的肢体信息进行预测。

至此获得了音频信息、人脸数字模型和动作轨迹，员工合成模块可以基于这些获得的信息生成数字人员工。具体的，员工合成模块可以根据获得的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行任意组合，生成数字人员工。其中，所述音频信息、人脸数字模型和动作轨迹可以与使用者一一对应，生成使用者专属的数字人员工，也可以对得到的数据样本进行组合，生成数字人员工。

在一种可能的实现方式中，所述员工合成模块还可以根据调整指令修改所述音频信息、人脸数字模型和动作轨迹，生成新的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹。使用者可以根据需要调整所述数据样本，例如，调整音频信息的音色，调整人脸数字模型的面部数据，调整肢体信息的数值。

在一种可能的实现方式中，所述员工合成模块可以包括随机合成模块、匹配合成模块、选择合成模块中至少一种，其中，所述随机合成模块，用于根据所述音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行随机组合，生成数字人员工；所述匹配合成模块，用于根据同一使用者的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行组合，生成与使用者匹配的数字人员工；所述选择合成模块，用于根据选择的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行合租，生成数字人员工。

如图4所示，所述数字人员工交互模块，用于向所述使用者提供对所述数字人员工的控制能力。例如，使用者可以控制数字人员工进行生产、监控、检测、运输、维修等工作，所述数字人员工鉴权模块，用于对请求控制所述数字人员工的使用者进行鉴权。举例来说，可以根据使用者的名字、指纹信息、面部信息等对使用者进行鉴权。所述数字人员工虚拟环境生成模块，用于生成所述数字孪生世界。例如根据传感器组成的感知系统收集到的周围环境数据、产品数据等生成数字孪生世界。所述数字人员工漫游模块，用于控制所述数字人员工在所述数字孪生世界中进行漫游。所述数字人员工任务模块，用于为所述数字人员工提供任务。

其中，所述数字人员工对应的任务包括生产任务、搬运任务、监控任务、设计任务和漫游任务中的至少一种。所述数字人员工可以完成使用者指定的任务，在产品生产过程中，数字人员工可以完成指定的生产任务，例如对零件进行组装，对生产设备进行控制；在产品生产结束后，可以根据指令或提前设置的方案完成对产品的搬运任务，例如自动选择合理的运输设备、运输路线，对运输设备进行控制；在产品生产过程中，数字人员工可以完成指定的监控任务，例如对生产线进行定时的巡查，对产品进行抽样检测；在产品生产前期，数字人员工可以完成指定的设计任务，例如根据产品的性能需求生成对应的图纸。

图5示出本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。如图5所示，在图1所示的系统的基础上，所述系统还包括数字孪生世界漫游模块15。所述孪生世界漫游模块用于实现漫游者在所述数字孪生世界中进行漫游。其中，所述漫游者包括所述数字人员工。也就是说，数字孪生世界漫游模块可以用于实现数字人员工在数字孪生世界中进行漫游。

图6示出本公开实施例数字孪生世界漫游模块的框图。如图6所示，所述数字孪生世界漫游模块包括漫游交互模块、漫游世界模块、漫游选择模块、漫游鉴权模块、安全模块和漫游扮演模块中的至少一种。

在本公开实施例中，所述漫游交互模块，用于提供所述数字孪生世界中各个漫游者之间或漫游者与被漫游者之间进行交互的能力；所述漫游世界模块，用于提供展示所述数字孪生世界的能力；所述漫游选择模块，用于提供漫游世界的选择能力，所述漫游世界包括状态与物理世界同步的数字孪生世界和状态保持不变的数字孪生世界；所述漫游鉴权模块，用于提供请求接入所述漫游者的漫游体验者的鉴权功能，所述漫游体验者包括所述使用者；所述安全模块，用于提供安全协议；所述漫游扮演模块，用于将所述漫游体验者与所述漫游者进行对接，根据所述漫游体验者的指令控制漫游者。

所述数字孪生世界漫游模块可以实现漫游者在数字孪生世界中进行漫游，漫游者可以通过漫游交互模块与其他漫游者或者被漫游者之间进行交互，例如不同的数字人员工通过漫游交互模块进行信息传递，共同完成一个产品，或者数字人员工通过漫游交互模块对数字世界进行信息传递，完成一个产品的生产。所述数字孪生世界漫游模块还可以包括漫游世界模块，所述漫游世界模块可以展示所述数字孪生世界，即通过漫游世界模块将数字孪生世界展示给使用者。所述数字孪生世界漫游模块还可以包括漫游选择模块，使用者通过漫游选择模块选择系统提供的漫游世界，所述漫游世界可以包括状态与物理世界同步的数字孪生世界，例如与现实世界实体工厂的状态保持一致的数字孪生世界，在现实世界实体工厂的状态发生变化的情况下，对应的数字孪生世界中的状态也发生相应的变化，还可以包括状态保持不变的数字孪生世界，例如与现实世界实体工厂初始规划的状态保持一致的数字孪生世界，还可以包括使用者创建的虚拟世界。所述数字孪生世界漫游模块还可以包括漫游鉴权模块，系统可以通过漫游鉴权模块对数字人员工对应的漫游体验者进行权限鉴别，权限鉴别成功的使用者才可以进行信息交互。所述数字孪生世界漫游模块还可以包括漫游扮演模块，漫游体验者在经过权限鉴别后可以通过所述漫游扮演模块与漫游者进行对接，所述漫游体验者可以控制所述漫游者，即可以根据使用者的交互信息控制数字人员工，也可以通过数字人员工进入观察者模式，以此观察数字孪生世界，即使用者可以根据数字人员工观察所述数字孪生工厂。

图7示出本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。如图7所示，在图5所示的系统的基础上，所述系统还包括数字模型生成模块16和模型验证工厂模块17，其中，所述数字模型生成模块用于提供所述数字模型，所述模型验证工厂模块用于对所述数字模型进行生产模拟验证。

图8示出本公开实施例数字模型生成模块的框图。如图8所示所述数字模型生成模块包括模型工厂、拆解模块、动态三维图纸模块、模型编辑模块和创造模块中的至少一种。

其中，所述模型工厂，用于提供现有的数字模型；所述拆解模块，用于对所述现有的数字模型进行自动拆解或根据指令对所述数字模型进行拆解，得到完全拆解的数字模型；所述动态三维图像模块，用于根据所述完全拆解的数字模型生成多个动态三维图纸、提供展示和全方位查看数字模型自动生产过程的功能，以及，提供展示和全方位查看生成所述动态三维图纸的过程的功能；模型编辑模块，用于对所述多个动态三维图纸或所述数字模型进行编辑，得到用于生成所述数字模型的数字图纸，并展示所述编辑过程；所述创造模块，用于根据所述使用者提供的物理世界物质属性以及操作方法，对所述数字图纸进行组合获得所述数字模型，和/或，根据所述数字孪生世界中的现有数字组件生成所述数字模型。

在一种可能的实现方式中，所述模型工厂中现有的数字模型可以是不同产品的三维模型，可以从模型库获取，也可以通过三维扫描和/或数字建模得到，所述数字模型可以包括几何信息和非几何信息，所述几何信息用于对数字模型的形状和尺寸进行规定，所述非几何信息可以包括产品名称、规格、零件材料、加工方法和重量。本公开对数字模型的获取方式和携带信息并不做具体要求，只要满足正常生产即可。

在一种可能的实现方式中，所述拆解模块可以对现有的数字模型进行自动拆解或者手动拆解，例如，面对容易识别的数字模型，可以通过系统对其进行自动拆解，在面对不容易识别的数字模型，可以通过设计人员通过数字漫游的方式控制数字人员工对数字模型进行拆解。此外，设计人员可以根据自己的实际需要在系统自动拆解过后继续通过数字漫游的方式控制数字人员工对数字模型进行拆解或者将已经拆解后的信息通过交互模块直接上传到系统中。

在一种可能的实现方式中，所述动态三维图像模块可以提供展示和全方位查看数字模型的图纸和自动生产的过程，在得到数字模型的图纸后，通过全方位的动态展示图纸和生产过程使得图纸方便查看，并且可以根据动态图纸自动生产所述数字模型。

在一种可能的实现方式中，所述模型编辑模块可以对上述得到的动态三维图纸或者数字模型进行编辑，设计人员可以通过交互模块对数字模型进行编辑，或者直接对三维图纸进行编辑，以此得到新的数字模型或图纸，可以根据新的图纸生产数字模型，也可以将所述数字模型和图纸存储至模型库中。

在一种可能的实现方式中，所述创造模块可以根据使用者例如设计人员提供的操作方法自动生成数字模型，可以通过数字人员工自动生成设计，也可以根据交互模块提供的信息直接生成数字模型。

图9示出本公开实施例的模型验证工厂模块的框图。如图9所示，所述模型验证工厂模块包括验证工厂模块、验证工厂生成模块、验证工厂改装模块和模型验证模块中的至少一种。

其中，所述验证工厂模块，用于向所述使用者提供验证工厂模板；所述验证工厂生成模块，用于按照所述使用者选择的验证工厂模板部署验证工厂；所述验证工厂改装模块，用于按照所述使用者提供的用户需求对所述使用者选的验证工厂模板进行改装，并按照改装后的验证工厂模板部署验证工厂；所述模型验证模块，用于按照设计验证需求，在已部署的验证工厂中验证所述数字模型。

在本公开实施例中，在完成验证工厂的部署后，即可对数字模型进行验证，可以通过数字人员工将上述得到的数字模型运输到验证工厂，通过验证工厂对其开展验证工作，还可以让使用者例如设计人员直接将设计好的数字模型通过交互模块输入到验证工厂中进行验证工作。

图10示出本公开实施例的模型生产工厂模块的框图。如图10所示，图3所示的模型生产工厂模块可以包括生产工厂模块、设计规划模块、生产工厂建设模块和运行优化模块中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述生产工厂模块，用于向所述使用者提供生产工厂模板；所述设计规划模块，用于根据所述数字模型和所述使用者选择的生产工厂模板对工厂设计规划生成生产工厂布局图；所述生产工厂建设模块，用于按照所述设计规划模块生成的生产工厂布局图部署生产工厂模块；所述运行优化模块，用于按照生产需求，在已部署的生产工厂中进行生产仿真得到仿真结果，并根据仿真结果进行布局优化更新生产工厂布局图。

图11示出本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。如图11所示，在图1所示的系统的基础上，所述虚拟世界物理化系统还包括工厂物流模块18。所述工厂物流模块用于规划模拟车间之间的物流信息，所述物流信息包括供货地、接收地、运载工具、运载量、运载时间、运载路线中的至少一种。

图12示出本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。如图12所示，在图11的基础上，所述系统还包括工厂仿真评价模块19。所述工厂仿真评价模块用于对生产工厂模块和工厂物流模块的布局进行仿真得到布局方案。

图13示出本公开实施例的工厂仿真评价模块的框图。如图13所示，所述工厂仿真评价模块包括仿真模块、布局评价模块和布局确定模块中的至少一种，其中，所述仿真模块，用于根据所述生产工厂模块和所述工厂物流模块的工厂布局进行建模及随机事件的仿真；所述布局评价模块，用于根据所述仿真结果对所述布局图进行定量评价得到评价结果；所述布局确定模块，用于根据所述评价结果确定最优的布局方案。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述仿真结果对所述布局图进行定量评价得到评价结果包括：根据所述仿真结果和评价标准对所述布局图进行评价，得到评价结果，其中，所述评价标准包括产能、物流效率、设备利用率和空间利用率中的至少一个。

在本公开实施例中，通过对数字孪生得到现实工厂的数字孪生数字世界，也可以先对数字世界进行仿真，再根据数字世界搭建现实工厂，在数字世界中，工厂生产线的搭建，厂区的布局，运输的规划都容易改变，在得到完整的工厂布局后再根据布局方案搭建实体工厂，让数字世界的设备和实体工厂中的设备进行一一对应，方便后续数字世界与实体工厂进行数据传输。

图14示出本公开实施例的虚拟世界物理化系统的框图。如图14所示，在图1的基础上，所述系统还包括虚拟世界引擎模块20。所述虚拟世界引擎模块用于提供所述虚拟世界中的规律引擎，所述规律引擎用于模拟物理世界中已有的规律和/或创造物理世界中没有的规律。

图15示出本公开实施例的虚拟世界引擎模块的框图。如图15所示，所述虚拟世界引擎模块包括材料引擎模块、力学引擎模块、运动引擎模块和流体引擎模块、规律引擎识别模块和物理规律添加和创造模块中的至少一种。

其中，所述材料引擎模块，用于模拟不同材料在物理世界的属性功能；所述力学引擎模块，用于模拟不同物体在物理世界的力学表现；所述运动引擎模块，用于模拟不同物体在物理世界的运动表现；所述流体引擎模块，用于模拟不同流体在物理世界的流体表现；所述规律引擎识别模块，用于获取所述数字人员工以及所述数字模型对应的属性功能、力学表现、运动表现和流体表现中的至少一种，作为所述规律引擎。

在一种可能的实现方式中，图15所示的所述虚拟世界引擎模块还包括虚拟规律引擎存储模块；所述虚拟规律引擎存储模块，用于存储虚拟规律引擎。

在一种可能的实现方式中，图15所示的所述虚拟世界引擎模块还包括虚拟规律引擎获取模块；所述虚拟规律引擎获取模块，用于接收所述虚拟规律引擎，并基于所述虚拟规律引擎的规律数据将所述虚拟规律引擎存储至对应的所述材料引擎模块、所述力学引擎模块、所述运动引擎模块、所述流体引擎模块和所述虚拟规律引擎存储模块中的至少一种。

在本公开实施例中，虚拟世界需要通过虚拟世界引擎模块来提供规则，所述虚拟世界引擎模块可以通过不同的方式得到，其中，最基础的部分可以通过预先设置好的规则引擎库获取，其余的规则引擎则可以根据使用者不同的实际需求补充。

如图1所示，所述虚拟世界物理化系统可以包括所述物理实物控制系统13，用于控制机器人对生产所述数字模型对应的实体设备执行所述操作。

在一种可能的实现方式中，所述物理实物控制系统可以根据数字世界的数据对实体设备进行指令传输，所述物理实物控制系统包括控制系统、驱动系统、通信系统和数字人员工系统中的至少一种，其中，所述控制系统，用于控制所述数字孪生工厂对应的物理工厂；所述驱动系统，用于驱动所述数字孪生工厂；所述通信系统，用于实现各机器人系统、各实体设备和数字孪生工厂之间的通信；所述数字人员工系统，用于支持数字人员工控制所述机器人执行所述操作。

在本公开实施例中，所述物理实物控制系统可以将数字世界的数据传输到现实世界中，例如在数字孪生工厂中已经完成验证的数字模型可以通过物理实物控制系统将数据传输到实体工厂中，所述物理实物控制系统包括通信系统，可以实现各机器人系统、各实体设备和数字孪生工厂之间的通信，所述数字孪生工厂可以完全对生产线进行仿真，并且每一个工厂模型在现实工厂中都有对应的设备，因此通过物理实物控制模型将数字世界的设备模型和现实工厂中的设备进行数据传输，以此进行产品的生产。所述物理实物控制系统还提供数字人员工系统，可以支持数字人员工开展工作，即根据不同的权限不同的处理能力操作对应的机器人完成相应的任务，并且可以通过数据传输控制设备的开关和工厂的开关。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括通信控制模块，所述通信控制模块用于向所述物理实物控制系统传输控制指令，所述控制指令用于完成对生产现场的操作和控制。

在本公开实施例中，所述虚拟世界物理化系统可以包括所述物理实物生成系统14，用于基于所述数字模型和所述操作生成物理实物。

在一种可能的实现方式中，所述物理实物生成系统包括智能化结构成型设备、三维打印设备和设备生成系统中的至少一种，其中，所述智能化结构成型设备用于提供结构件生成能力；所述三维打印设备用于提供部件生产能力；所述设备生产系统，用于实现整机集成和测试。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括机器人系统，所述机器人系统用于完成物理世界现场生产。

在一种可能的实现方式中，所述机器人系统包括智能机器人、工业机器人、物流机器人、维修机器人和通信设备中的至少一种，其中，所述智能机器人，用于执行现场操作；所述工业机器人，用于按照图纸生产指定的部件；所述物流机器人，用于提供物流支持；所述维修机器人，用于提供对生产物资进行监控与维护；所述通信设备，用于提供各个机器人之间的通信能力。

在本公开实施例中，所述数字孪生世界在完成对产品的设计及验证后，可以通过通信模块将数据传输到物理世界中，及将数字孪生工厂中各个设备的信息同步到实体工厂对应的设备中，所述生产设备可以是机器人系统，通过对不同职能的机器人的操作可以使得产品完成生产。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括感知平台，所述感知平台用于获取物理世界的感知数据，以便于所述机器人系统基于所述感知数据对所述数字模型对应的实体设备执行所述操作。

在一种可能的实现方式中，所述感知平台上搭载至少一个感知模块，所述感知数据至少包括三维成像数据、生物数据、空间位置数据以及环境数据；所述感知模块至少包括三维扫描成像模块、生物感知模块、空间位置感知模块和环境感知模块；其中，所述三维扫描成像模块，用于获取三维成像数据；所述生物感知模块，用于获取生物数据；所述空间位置感知模块，用于获取空间位置数据；所述环境感知模块，用于获取环境数据。

在本公开实施例中，通过感知平台将物理世界中的数据传输给数字世界，这样，在实体工厂实际生产的过程中也可以将整个生产周期的工厂数据传输给数字孪生工厂，让数字孪生工厂可以根据数据不断更新信息。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括数据动态映射模块，所述数据动态映射模块用于将所述感知数据传输到所述数字模型控制模块中更新数字孪生工厂数据。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括环节监控模块，所述环节监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定生产进度，在所述生产进度持续不更新的情况下生成第一异常信息。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括设备监控模块，所述设备监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定所述机器人的设备状态，在所述设备状态出现异常的情况下生成第二异常信息。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括产品监控模块，所述产品监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定产品质量数据，在所述产品质量状况不满足质量标准的情况下生成第三异常信息。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括位置监控模块，所述位置监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定机器人位置信息，在所述位置信息异常的情况下生成第四异常信息。

在一种可能的实现方式中，所述还包括异常警报模块，所述异常警报模块用于根据所述异常信息进行警报提醒。

在本公开实施例中，在数字孪生世界物理化的过程中还可以物理进行监控，通过不同的监控模块对生产进度、机器人设备状态、产品质量数据、机器人位置信息等进行监控，以此对整个实体工厂进行全方面的监控，减少事故的发生。

图16示出了根据本公开实施例的虚拟世界物理化系统的总体框图。如图16所示，所述虚拟世界物理化系统主要包括全息交互模块、数字人员工模块、数字模型生成模块、虚拟世界引擎模块、数字孪生世界漫游模块、模型验证工厂模块、通信控制模块、机器人系统、感知平台、物理实物控制系统、物理实物生成系统。

在本公开实施例中，使用者可以通过全息交互模块与虚拟世界进行数据交互，虚拟世界主要包括数字人员工模块、数字模型生成模块、虚拟世界引擎模块、数字孪生世界漫游模块、模型验证工厂模块，物理世界主要包括机器人系统、感知平台、物理实物控制系统、物理实物生成系统，虚拟世界通过通信控制模块将信息传输给物理世界。

在本公开实施例中，所述物理世界可以是一个实体工厂，所述虚拟世界可以是根据实体工厂数字孪生得到的数字工厂，在实际生产的过程中，可以将数字孪生世界中的数据传输到实体工厂中，使得通过数字孪生世界控制物理世界，也可以根据物理世界的变化影响数字世界。

在本公开实施例中，虚拟世界可以通过数字模型生成模块来生成数字模型，并通过模型验证工厂模块对所述数字模型进行验证，即可以对数字模型的生产进行数字世界的模拟，在确定所述数字模型可以生产的情况下，可以通过数字人员工模块和数字孪生世界漫游模块通过漫游的方式将设备的运行数据传输到对应的实体设备上。

在本公开实施例中，在实体工厂对应的设备接收到虚拟世界传来的数据后就可以根据设备的状态数据控制实体设备，例如通过不同职能的机器人组成的机器人系统、根据物理实物控制系统控制的物理实物生成系统来实际进行实际生产，并在实际生产的过程中通过感知平台持续将数据传输到数字世界中。

在本公开实施例中，通过上述模块的工作，可以将数字孪生世界的数据传输到物理世界中，也可以将物理世界的数据传输到数字孪生世界中，这样，通过不断完善的数字孪生世界能够满足产品设计-产品生产-产品运输的全生命周期的规划，同时通过实体工厂中的机器人系统使数字孪生世界中设计的产品实际生产出来，提高了实体工厂的生产效率。

可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。

本公开实施例还提出一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以部署上述系统。

图17示出根据本公开实施例的一种电子设备1900的框图。例如，电子设备1900可以被提供为一服务器或终端设备。参照图17，电子设备1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。

电子设备1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行电子设备1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将电子设备1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。电子设备1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如微软服务器操作系统(Windows Server^TM)，苹果公司推出的基于图形用户界面操作系统(Mac OSX^TM)，多用户多进程的计算机操作系统(Unix^TM),自由和开放原代码的类Unix操作系统(Linux^TM)，开放原代码的类Unix操作系统(FreeBSD^TM)或类似。

在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由电子设备1900的处理组件1922执行以完成上述方法。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是(但不限于)电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

该计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包(Software Development Kit，SDK)等等。

上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。

本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。

若本公开技术方案涉及个人信息，应用本公开技术方案的产品在处理个人信息前，已明确告知个人信息处理规则，并取得个人自主同意。若本公开技术方案涉及敏感个人信息，应用本公开技术方案的产品在处理敏感个人信息前，已取得个人单独同意，并且同时满足“明示同意”的要求。例如，在摄像头等个人信息采集装置处，设置明确显著的标识告知已进入个人信息采集范围，将会对个人信息进行采集，若个人自愿进入采集范围即视为同意对其个人信息进行采集；或者在个人信息处理的装置上，利用明显的标识/信息告知个人信息处理规则的情况下，通过弹窗信息或请个人自行上传其个人信息等方式获得个人授权；其中，个人信息处理规则可包括个人信息处理者、个人信息处理目的、处理方式以及处理的个人信息种类等信息。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (24)

1.一种虚拟世界物理化系统，其特征在于，所述系统包括全息交互模块、数字模型控制模块、物理实物控制系统和物理实物生成系统，其中，

所述全息交互模块，用于与使用者进行交互，以获取交互信息；

所述数字模型控制模块，用于根据所述交互信息对数字孪生世界中的数字模型进行操作；

所述物理实物控制系统，用于控制机器人对生产所述数字模型对应的实体设备执行所述操作；

所述物理实物生成系统，用于基于所述数字模型和所述操作生成物理实物。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述全息交互模块用于提供所述使用者与所述数字孪生世界的交互接口，以通过所述交互接口获取所述交互信息，所述交互接口包括五感交互接口、虚拟现实设备接口、增强现实设备接口、人机接口、脑机接口和全息接口中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数字模型控制模块包括数字人员工模块和模型生产工厂模块，其中，所述数字人员工模块用于在所述数字孪生世界中实现对数字人员工的生成和控制，所述模型生产工厂模块用于对所述数字模型的生产过程进行模拟。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数字人员工模块包括数字人员工生成模块、数字人员工交互模块、数字人员工鉴权模块、数字人员工虚拟环境生成模块、数字人员工漫游模块和数字人员工任务模块中的至少一种，其中，

所述数字人员工生成模块，用于基于所述使用者的生物数据生成对应的数字人员工；

所述数字人员工交互模块，用于向所述使用者提供对所述数字人员工的控制能力；

所述数字人员工鉴权模块，用于对请求控制所述数字人员工的使用者进行鉴权；

所述数字人员工虚拟环境生成模块，用于生成所述数字孪生世界；

所述数字人员工漫游模块，用于控制所述数字人员工在所述数字孪生世界中进行漫游；

所述数字人员工任务模块，用于为所述数字人员工提供任务。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述数字人员工生成模块包括数据采集模块、数据处理模块、员工合成模块中的至少一种，其中，

所述数据采集模块，用于采集所述使用者的生物数据；

所述数据处理模块，用于对采集到的生物数据进行处理得到数据样本；

所述员工合成模块，用于根据所述数据样本合成所述使用者对应的数字人员工。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述生物数据可以包括生理数据、红外数据、位置数据、图像数据、音频数据和动作数据中的至少一种，所述数据处理模块包括：音频提取模块、人脸识别模块，动作生成模块中的至少一种，其中，

所述音频提取模块，用于提取和编辑音频信息；

所述人脸识别模块，用于提取所述图像数据中的面部信息，并根据提取到的面部信息完成人脸数字建模；

所述动作生成模块，用于对动作数据中的肢体信息进行提取得到对应的运动数据，并根据所述运动数据生成对应的动作轨迹。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述员工合成模块用于根据系统提取到的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行任意组合，生成数字人员工。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述员工合成模块还用于根据调整指令修改所述音频信息、人脸数字模型和动作轨迹，生成新的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述员工合成模块包括随机合成模块、匹配合成模块、选择合成模块中至少一种，其中，

所述随机合成模块，用于根据所述音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行随机组合，生成数字人员工；

所述匹配合成模块，用于根据同一使用者的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行组合，生成与使用者匹配的数字人员工；

所述选择合成模块，用于根据选择的音频信息、人脸数字模型和动作轨迹进行合租，生成数字人员工。

10.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括数字孪生世界漫游模块，用于实现漫游者在所述数字孪生世界中进行漫游，其中，所述漫游者包括所述数字人员工。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述数字孪生世界漫游模块包括漫游交互模块、漫游世界模块、漫游选择模块、漫游鉴权模块、安全模块和漫游扮演模块中的至少一种，其中，

所述漫游交互模块，用于提供所述数字孪生世界中各个漫游者之间或漫游者与被漫游者之间进行交互的能力；

所述漫游世界模块，用于提供展示所述数字孪生世界的能力；

所述漫游选择模块，用于提供漫游世界的选择能力，所述漫游世界包括状态与物理世界同步的数字孪生世界和状态保持不变的数字孪生世界；

所述漫游鉴权模块，用于提供请求接入所述漫游者的漫游体验者的鉴权功能，所述漫游体验者包括所述使用者；

所述安全模块，用于提供安全协议；

所述漫游扮演模块，用于将所述漫游体验者与所述漫游者进行对接，根据所述漫游体验者的指令控制漫游者。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括虚拟世界引擎模块，所述虚拟世界引擎模块用于提供所述虚拟世界中的规律引擎，所述规律引擎用于模拟物理世界中已有的规律和/或创造物理世界中没有的规律。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述虚拟世界引擎模块包括材料引擎模块、力学引擎模块、运动引擎模块和流体引擎模块、规律引擎识别模块和物理规律添加和创造模块中的至少一种，其中，

所述材料引擎模块，用于模拟不同材料在物理世界的属性功能；

所述力学引擎模块，用于模拟不同物体在物理世界的力学表现；

所述运动引擎模块，用于模拟不同物体在物理世界的运动表现；

所述流体引擎模块，用于模拟不同流体在物理世界的流体表现；

所述规律引擎识别模块，用于获取数字人员工以及所述数字模型对应的属性功能、力学表现、运动表现和流体表现中的至少一种，作为所述规律引擎。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述虚拟世界引擎模块还包括虚拟规律引擎存储模块；

所述虚拟规律引擎存储模块，用于存储虚拟规律引擎。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述虚拟世界引擎模块还包括虚拟规律引擎获取模块；

所述虚拟规律引擎获取模块，用于接收所述虚拟规律引擎，并基于所述虚拟规律引擎的规律数据将所述虚拟规律引擎存储至对应的所述材料引擎模块、所述力学引擎模块、所述运动引擎模块、所述流体引擎模块和所述虚拟规律引擎存储模块中的至少一种。

16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括通信控制模块，所述通信控制模块用于向所述物理实物控制系统传输控制指令，所述控制指令用于完成对生产现场的操作和控制。

17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括机器人系统，所述机器人系统用于完成物理世界现场生产。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述机器人系统包括智能机器人、工业机器人、物流机器人、维修机器人和通信设备中的至少一种，其中，

所述智能机器人，用于执行现场操作；

所述工业机器人，用于按照图纸生产指定的部件；

所述物流机器人，用于提供物流支持；

所述维修机器人，用于提供对生产物资进行监控与维护；

所述通信设备，用于提供各个机器人之间的通信能力。

19.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括感知平台，所述感知平台用于获取物理世界的感知数据，以便于所述机器人系统基于所述感知数据对所述数字模型对应的实体设备执行所述操作。

20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述感知平台上搭载至少一个感知模块，所述感知数据至少包括三维成像数据、生物数据、空间位置数据以及环境数据；所述感知模块至少包括三维扫描成像模块、生物感知模块、空间位置感知模块和环境感知模块；其中，

所述三维扫描成像模块，用于获取三维成像数据；

所述生物感知模块，用于获取生物数据；

所述空间位置感知模块，用于获取空间位置数据；

所述环境感知模块，用于获取环境数据。

21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述系统还包括数据动态映射模块、环节监控模块、设备监控模块、产品监控模块、位置监控模块和异常警报模块中的至少一种，所述数据动态映射模块用于将所述感知数据传输到所述数字模型控制模块中更新数字孪生工厂数据；

所述环节监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定生产进度，在所述生产进度持续不更新的情况下生成第一异常信息；

所述设备监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定所述机器人的设备状态，在所述设备状态出现异常的情况下生成第二异常信息；

所述产品监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定产品质量数据，在所述产品质量状况不满足质量标准的情况下生成第三异常信息；

所述位置监控模块用于根据所述数字孪生工厂数据确定机器人位置信息，在所述位置信息异常的情况下生成第四异常信息；

所述异常警报模块用于根据所述异常信息进行警报提醒。

22.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述物理实物控制系统包括控制系统、驱动系统、通信系统和数字人员工系统中的至少一种，其中，

所述控制系统，用于控制所述数字孪生工厂对应的物理工厂；

所述驱动系统，用于驱动所述数字孪生工厂；

所述通信系统，用于实现各机器人系统、各实体设备和数字孪生工厂之间的通信；

所述数字人员工系统，用于支持数字人员工控制所述机器人执行所述操作。

23.根据权利要求1至22中任意一项所述的系统，其特征在于，所述物理实物生成系统包括智能化结构成型设备、三维打印设备和设备生成系统中的至少一种，其中，

所述智能化结构成型设备用于提供结构件生成能力；

所述三维打印设备用于提供部件生产能力；

所述设备生产系统，用于实现整机集成和测试。

24.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以部署如权利要求1至23任一项所述的系统。

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