Los robots colaborativos son vitales en las operaciones de la Industria 5.0. Se utilizan para realizar tareas en colaboración con humanos u otros robots para aumentar la eficiencia general de la producción y ejecutar tareas complejas. Con el objetivo de un enfoque integral de los procesos de ensamblaje y destacando nuevas aplicaciones de los robots colaborativos, este documento presenta el desarrollo de un gemelo digital (DT) para el diseño, monitoreo, optimización y simulación del despliegue de robots en celdas de ensamblaje. El DT integra información de los mundos físico y virtual para diseñar la trayectoria de los robots colaborativos. La información física sobre el entorno industrial se replica dentro del DT de manera computacionalmente eficiente que se alinea con los requisitos del algoritmo de planificación de trayectorias y los objetivos del DT. Se utiliza un algoritmo mejorado de enjambre de peces artificiales (AFSA) para la optimización de la planificación de trayectorias en 4D, teniendo en cuenta obstáculos dinámicos y estáticos. Finalmente, el marco propuesto se utiliza para el examen de un caso en el que cuatro brazos robóticos industriales están colaborando para el ensamblaje de un componente industrial.