案例分享 | 機器人設(shè)計中的多體動力學(xué)分析

2018-05-14 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

機器人作為一類典型的現(xiàn)代復(fù)雜產(chǎn)品,其設(shè)計過程中面臨著諸多的挑戰(zhàn),需要更多、更復(fù)雜的決策。顯然,設(shè)計階段早期通過CAE分析預(yù)測得到的可靠信息對于設(shè)計人員的決策具有極其重要的作用,尤其在研機器人的物理樣機尚未產(chǎn)生之前,通過機器人數(shù)字樣機可以將諸多設(shè)計思想快速地付諸于可視化驗證,為設(shè)計決策提供分析依據(jù)。

MBD for ANSYS PLUS產(chǎn)品線的多體動力學(xué)仿真分析作為一種CAE手段,可對機械產(chǎn)品全面地進行系統(tǒng)級的仿真,其先進的MFBD技術(shù)在仿真機械人零部件剛度對于機器人精度影響方面具有重要的作用,其機械-控制一體化仿真技術(shù)對于驗證機器人執(zhí)行機構(gòu)與控制系統(tǒng)的協(xié)同性高效、便捷。下面分享一些MBD for ANSYS PLUS產(chǎn)品線產(chǎn)品在機器人性能仿真中的應(yīng)用。

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驗證機器人的功能【MBD for ANSYS / RecurDyn 】

可根據(jù)作業(yè)運動功能的要求,確定機器人末端執(zhí)行器應(yīng)達到的位置軌跡線和姿態(tài)
通過給出各關(guān)節(jié)運動量,求出機器人的實際工作空間及姿態(tài)
可分析構(gòu)件的速度和加速度,分析末端執(zhí)行器上所夾持的工件角速度分析
分析機器人各關(guān)節(jié)位置的受力

(動畫:焊接機器人路徑分析)

驗證柔性部件對機器人性能的影響【RecurDyn MFBD Package】

設(shè)計要求機械手臂的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足機器人完成作業(yè)任務(wù)提出的工作空間要求,在設(shè)計要求約束下的手臂運動響應(yīng)速度能否達到精確性和剛度的要求,可通過MBD for ANSYS PLUS產(chǎn)品線中RecurDyn/F-FLEX模塊,建立剛?cè)峄旌蠙C器人數(shù)字樣機模型進行驗證。比如:驗證手腕回轉(zhuǎn)各關(guān)節(jié)軸上要設(shè)置限位開關(guān)和機械擋塊能否防止關(guān)節(jié)超限造成事故?驗證末端執(zhí)行器是否能完成夾持任務(wù)?驗證末端執(zhí)行器對夾持物的加持力是否會造成受損?驗證并聯(lián)機器人機座結(jié)構(gòu)在機器人工作時的穩(wěn)定性、強度、剛度、承載能力以及機座軸系及傳動鏈的精度和剛度對末端執(zhí)行器的運動精度影響。

(動畫:并聯(lián)機器人)

驗證機器人機械-控制系統(tǒng)的協(xié)同【RcurDyn Control/Co-link,RecurDyn Toolkits】

機器人執(zhí)行機構(gòu)從控制系統(tǒng)得到動作指令,執(zhí)行機構(gòu)將動作信息反饋給控制系統(tǒng),這個交互過程的信息是動態(tài)時變的,單純的假定機械反饋來設(shè)計控制系統(tǒng),或者假定控制信息來設(shè)計執(zhí)行機構(gòu),實際上將耦合發(fā)生的事件人為分割為兩個部分不易驗證機器人執(zhí)行機構(gòu)與控制系統(tǒng)協(xié)同,通過機電控數(shù)字樣機可以仿真驗證機械與控制之間的匹配性,比如執(zhí)行特種任務(wù)的履帶式機器人在控制指令下的爬坡機動性分析。

(動畫:履帶機器人)

應(yīng)用于輔助不同用途、不同形態(tài)的機器人研發(fā)

1) 節(jié)能機器人軌跡優(yōu)化