数字孪生作为智能制造的关键技术,是实现物理世界与信息世界实时交互和融合的一种有效方法,数字孪生车间可以基于设备层、产线层、车间层物理实体对其进行层次化构建。工业机器人作为车间物理实体设备层的重要组成,如何快速有效的实现其数字孪生虚拟实体模型的搭建以及仿真环境中的加工运行模拟和虚实同步运行监控,具有重要的研究价值。本文提出了一种基于ROS环境下的工业机器人数字孪生虚拟实体模型构建框架,分析了工业机器人在实际生产环境中的功能,将设备抽象为以单功能原子模型耦合而成的仿真模型,完成了设备的仿真模型构建与通讯接口定义,实现了工业机器人虚实交互系统的快速搭建。本文首先根据运动关系链构建了工业机器人的URDF模型,并使用ROS系统的功能插件实现了机器人运动学属性参数的配置、关节空间与笛卡尔空间中的轨迹规划及控制功能随后,在仿真环境中创建了虚拟设备模型,开发了机器人轨迹指令解释器以及用于控制机器人运动的状态随动功能模块,采用ROSbridge通讯协议实现了工业机器人数字孪生虚实系统间数据交互。最后,通过设计仿真控制器的操作界面与触发逻辑并结合上述虚实交互关键技术进行控制器功能开发从而搭建了工业机器人虚实交互系统平台,实现了机器人设备的虚拟控制与同步运行。基于一个实例对功能进行了验证,结果表明,本文所提出的数字孪生虚拟实体模型的构建框架,能够支持虚拟环境以及同步运行状态下的机器人仿真运行,有效解决工业机器人数字孪生虚拟实体建模过程复杂,开发周期较长的问题。