案例分享 | 機器人設計中的多體動力學分析

2018-05-14 by:CAE仿真在線來源:互聯網

機器人作為一類典型的現代復雜產品,其設計過程中面臨著諸多的挑戰,需要更多、更復雜的決策。顯然,設計階段早期通過CAE分析預測得到的可靠信息對于設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生之前,通過機器人數字樣機可以將諸多設計思想快速地付諸于可視化驗證,為設計決策提供分析依據。

MBD for ANSYS PLUS產品線的多體動力學仿真分析作為一種CAE手段,可對機械產品全面地進行系統級的仿真,其先進的MFBD技術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對于驗證機器人執行機構與控制系統的協同性高效、便捷。下面分享一些MBD for ANSYS PLUS產品線產品在機器人性能仿真中的應用。

驗證機器人的功能【MBD for ANSYS / RecurDyn 】

可根據作業運動功能的要求,確定機器人末端執行器應達到的位置軌跡線和姿態
通過給出各關節運動量,求出機器人的實際工作空間及姿態
可分析構件的速度和加速度,分析末端執行器上所夾持的工件角速度分析
分析機器人各關節位置的受力

(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】

設計要求機械手臂的結構和尺寸應滿足機器人完成作業任務提出的工作空間要求,在設計要求約束下的手臂運動響應速度能否達到精確性和剛度的要求,可通過MBD for ANSYS PLUS產品線中RecurDyn/F-FLEX模塊,建立剛柔混合機器人數字樣機模型進行驗證。比如:驗證手腕回轉各關節軸上要設置限位開關和機械擋塊能否防止關節超限造成事故?驗證末端執行器是否能完成夾持任務?驗證末端執行器對夾持物的加持力是否會造成受損?驗證并聯機器人機座結構在機器人工作時的穩定性、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行器的運動精度影響。

(動畫:并聯機器人)

驗證機器人機械-控制系統的協同【RcurDyn Control/Co-link,RecurDyn Toolkits】

機器人執行機構從控制系統得到動作指令,執行機構將動作信息反饋給控制系統,這個交互過程的信息是動態時變的,單純的假定機械反饋來設計控制系統,或者假定控制信息來設計執行機構,實際上將耦合發生的事件人為分割為兩個部分不易驗證機器人執行機構與控制系統協同,通過機電控數字樣機可以仿真驗證機械與控制之間的匹配性,比如執行特種任務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)

應用于輔助不同用途、不同形態的機器人研發

1) 節能機器人軌跡優化