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Simpack帮助“巨龙”机器人研发

2019-05-21 00:57

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柔性体建模

为了真实仿真像机电巨龙这样的复杂系统，必须尽可能详细建模物理特性。除了铰接类型、质量属性、运动轨迹和液压系统的压缩性外，还必须关注结构部件的柔性。躯干必须吸收对模拟质量有影响的巨大变形能量。一方面，通过吸收早期模拟得到的应力峰值，降低了整个系统的载荷；另一方面，如果不能吸收巨大的变形能量，就会造成闭环控制系统的不稳定。

为了检查柔性几何的影响，利用Simpack中的SIMBEAM和FlexModal模块对躯干进行柔性化。选择躯干是因为它是整个系统中最大的部件，并且其它所有部件与之相连。当它变形时，整个系统都会受到影响。对躯干进行柔性化建模时，可以将以前有限元分析的结果用于Simpack模型。由于Simpack可以计算动态载荷，因此可以计算各部件产生的力。由于躯干是一个相当大的部件，因此建立一个简化的模型，该模型包含约100个柔性体部件（如图4），以获得对Simpack柔性体功能应用的第一印象。仿真结果表明，考虑载荷和变形的影响，与有限元计算结果具有良好的相关性。

图4 柔性躯干

在对柔性躯干成功仿真后，对系统的其它部件进行柔性化建模。例如，双翼是静态超定结构，并承受很高的动态载荷。这在传统有限元分析中得到合理的结果是个巨大的挑战，因此这种情况使用Simpack进行仿真。如图5所示，在Simpack中得到了部件的变形和载荷，并将其用于进一步的强度校核。

图5 巨龙的柔性双翼

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结论

自从Zollner公司2007年开始使用Simpack进行仿真以来，越来越认识到Simpack在复杂系统动态仿真中的重要作用。在本项目中，Simpack发挥了至关重要的作用。

图6 巨龙Simpack仿真动画

2010年，这个重达11吨的庞然大物一经问世，立即震惊世人，它也取得了世界上最大机器人的吉尼斯世界纪录。（在网页搜索Tradinno，获取巨龙的更多信息）。

图7 巨龙在节日活动中

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