作为数字孪生技术在制造业的一个重要应用,机电一体化虚拟调试技术可以在数字模型中对设计方案和控制程序进行充分的仿真验证和优化,从而摆脱了传统调试模式对物理设备的过度依赖,对于一些创新性或者控制复杂度较高的自动化设备的设计和制造,具有明显的优势。目前只有一些国外软件企业推出了虚拟调试软件,但是昂贵的价格和封闭的软硬件生态阻碍了这些软件的推广。为了促进虚拟调试技术在国内自动化设备行业的应用和发展,本文在解决了实时运动驱动、动态干涉检查和工件移载等关键技术问题的基础上,开发了一套机电一体化虚拟调试软件。主要研究内容和结果如下:（1）在虚拟调试系统中实现了开环机构和闭环机构的运动学建模和求解。对于树状拓扑结构的开环机构,根据控制信号计算运动副的相对变换矩阵,采用多刚体系统运动学的方法实现了机构的实时运动;对于非树状拓扑结构的闭环机构,采用最大生成树算法切除部分运动副,转换为开环机构,并引入切除运动副的约束方程进行求解,将闭环机构转换为开环机构统一处理。（2）为了满足虚拟调试实时性的要求,提出了一种离线动态干涉检查技术。该方法由运动记录、离线干涉计算和干涉回放三个部分组成。首先在调试过程中记录每个时间步中所有运动副的广义坐标;在调试结束后,还原每个时间步零件的位姿,进行单步干涉计算;最后通过干涉回放功能,将其还原为动态过程。这种方法较好地解决了干涉计算实时性和计算精度的矛盾。（3）针对基于动力学的移载仿真计算量大,效果不稳定的问题,提出了一种基于运动学的移载方法。采用接触对的触发和解除改变工件与其他运动部件的连接关系,并开发了专门用于工件的位置更新算法,实现了工件的移载。（4）在Solid Works平台上开发了机电一体化虚拟调试系统,支持软件在环和硬件在环两种虚拟调试模式。制作了一个桌面型的自动化仓储系统,数字设备和物理设备的并联运行结果显示在整个虚拟调试过程中物理设备和数字模型运动位置始终保持一致,证明了在数字空间内进行设备虚拟调试的可行性。