搜索行業(yè)應(yīng)用 | 機器人及數(shù)控機床研發(fā)中的仿真技術(shù)應(yīng)用
2018-03-09 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
以機器人及數(shù)控機床為主體的智能裝備行業(yè)研發(fā)涉及的研發(fā)問題眾多,從物理學(xué)的角度來講,智能裝備研發(fā)涉及的學(xué)科領(lǐng)域如下圖所示:
通過仿真可以在設(shè)計前期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題,并提供改進方向。整體來說,智能裝備行業(yè)的主要CAE問題包括:
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靜力學(xué)分析:整體結(jié)構(gòu)及零部件的強度、剛度、穩(wěn)定性等分析等;
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動力學(xué)分析:結(jié)構(gòu)的振動頻率、噪音、隨機振動、轉(zhuǎn)子動力學(xué)等
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機構(gòu)運動分析:機構(gòu)的運動軌跡、速度、加速度、關(guān)節(jié)力計算等
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低頻電磁場分析:電路級和系統(tǒng)級的機電控制的仿真和優(yōu)化等
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高頻電磁場分析:PCB板級和設(shè)備級的信號完整性、電源完整性和電磁兼容分析等
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疲勞分析:反復(fù)受力部件的疲勞性能及耐久性計算等
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優(yōu)化分析:結(jié)構(gòu)的拓撲形狀及尺寸優(yōu)化減重等
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復(fù)合材料分析:復(fù)合材料的鋪層強度計算、鋪層優(yōu)化等
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跌落碰撞分析:包裝可靠性、碰撞、跌倒、跌落研究等等
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多物理場分析:電子設(shè)備的電熱結(jié)構(gòu)耦合、機電液一體化(子)系統(tǒng)級運動分析等
機床解決方案
機床行業(yè) 7 大關(guān)鍵技術(shù):(1)全柔性的滾珠絲桿模型(2)全柔性的線性滑軌模型(3)切削力的便捷定義(4)響應(yīng)分析(FRA)(5)機床顫振分析(6)機床零部件疲勞耐久分析(7)機 - 電 - 控一體耦合技術(shù)
(1)全柔性的滾珠絲桿模型
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自動將力和力矩從一個單元“移交”到下一個單元
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類似運行用戶子程序
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RecurDyn定義力單元:矩陣力
(2)全柔性的線性滑軌模型
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自動將荷載用拋物線分布方式傳遞到滑軌節(jié)點上,并自動修正剛度
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RecurDyn MachineTool根據(jù)用戶定義的參數(shù)(如導(dǎo)軌的剛度,幾何尺寸……)自動創(chuàng)建力矩陣單元
(3)切削力的便捷定義
(4)響應(yīng)分析(FRA)
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通過不同的振動激勵(如沖擊錘、激振器等)測試機床的結(jié)構(gòu)特性
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目標改進機床的傳遞特性,優(yōu)化機床的性能
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RecurDyn驗證
(5)機床顫振分析
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由機床零部件相互作用的動態(tài)行為和切削作用的動態(tài)行為引起
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穩(wěn)定性判定根據(jù)Nyquist標準建立
(6)機床零部件疲勞耐久分析
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系統(tǒng)級的疲勞耐久測試
(7)機 - 電 - 控一體耦合技術(shù)
機器人解決方案
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驗證機器人的運動功能
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驗證機器人的受力和剛強度
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驗證機器人傳動系統(tǒng)
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驗證驅(qū)動方式和控制邏輯
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驗證機器人在作業(yè)環(huán)境的能力
(1)機器人動剛度及夾持力
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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;
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減小驅(qū)動裝置的負荷,提高手臂運動的響應(yīng)速度提高運動的精確性和運動剛度。
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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:
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末端執(zhí)行器是否能完成夾持任務(wù)?
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末端執(zhí)行器對夾持物的加持力是否會造成受損?
(2)機器人的運動功能
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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)
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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)
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分析構(gòu)件的速度和加速度
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末端執(zhí)行器上所夾持的工件角速度分析
驗證:
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作業(yè)空間
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作業(yè)路徑
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速度
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加速度
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關(guān)節(jié)Torque
(3)機器人傳動系統(tǒng)
機器人操作機是由若干個構(gòu)件和關(guān)節(jié)組成的多自由度空間機構(gòu),其運動都是由驅(qū)動器經(jīng)各種機械傳動裝置減速后驅(qū)動負載。數(shù)字樣機技術(shù)可以驗證機器人中常用的機械傳動機構(gòu)的傳動性能:
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有齒輪傳動、蝸桿傳動、滾珠絲杠傳動、同步齒形帶傳動、鏈傳動、行星齒輪傳動等
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鋼帶傳動裝置
(4)執(zhí)行機構(gòu)作業(yè)過程的能力驗證
工業(yè)機器人是一種生產(chǎn)設(shè)備,作業(yè)時一般需要有外圍設(shè)備完成一些輔助工作。單機形式工作的工業(yè)機器人如去鑄件飛邊、刮研、切削加工、焊接等機器人。
(5)驗證機器人的驅(qū)動方式和控制邏輯
數(shù)字樣機技術(shù)可以通過仿真驗證機器人在驅(qū)動方式的動作行為:
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電動機驅(qū)動
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液壓
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氣動
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