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Esplorazione di ANSYS Motion: Simulazione della dinamica del braccio del robot

Comprendere ANSYS Motion e le sue capacità

ANSYS Motion è un robusto software di simulazione che consente agli ingegneri di analizzare e prevedere il comportamento dei sistemi meccanici, compresi i bracci robotici. Utilizzando ANSYS Motion, gli ingegneri possono simulare il movimento e la dinamica dei bracci robotici, ottenendo una comprensione completa di come il braccio si muove e risponde in diverse condizioni.

Un punto di forza di ANSYS Motion è la modellazione e la simulazione accurata delle complesse interazioni tra i vari componenti di un braccio robotico, come giunti, collegamenti e attuatori. Questa capacità consente agli ingegneri di valutare le prestazioni del braccio e di identificare le potenziali aree di miglioramento o i problemi.

Inoltre, ANSYS Motion offre un’ampia gamma di strumenti e funzioni di analisi che consentono agli ingegneri di studiare l’impatto di diversi fattori sulle prestazioni di un braccio robotico. Ciò include l’esame degli effetti di varie strategie di controllo, l’ottimizzazione della traiettoria del braccio e la valutazione della sua stabilità e sicurezza.

I nostri bracci robotici sono progettati appositamente per manipolare gli oggetti senza sforzo, utilizzando attuatori lineari collegati a blocchi posizionati su binari. Questo design innovativo consente ai bracci di manipolare senza problemi gli oggetti attraverso una combinazione di movimenti dei blocchi. In questa dimostrazione, il braccio dimostrerà la sua capacità trasportando una massa di 85 kg.

Progettazione e costruzione di un modello di braccio robotico in ANSYS Motion

La creazione di un modello di braccio robotico in ANSYS Motion richiede un processo graduale. In primo luogo, gli ingegneri devono raccogliere informazioni essenziali sul braccio, come le dimensioni, i materiali e i componenti meccanici. Questi dati servono come base per sviluppare un modello 3D accurato con gli strumenti di ANSYS 3D Design.

Dopo aver creato il modello 3D, gli ingegneri hanno la possibilità di specificare la struttura cinematica del braccio, determinando la quantità e il tipo di giunti e di connessioni, nonché il raggio di movimento di ciascun giunto. Ciò consente ad ANSYS Motion di simulare con precisione il movimento e la dinamica del braccio.

Per simulare il tripteron, utilizziamo un giunto fisso per mantenere saldamente la guida in posizione. Inoltre, ci sono tre giunti traslazionali che consentono al braccio robotico di muoversi, oltre a sei giunti rotanti che stabiliscono connessioni tra i bracci e l’intero sistema, imitando i cuscinetti. Fare riferimento alla Figura 1 per una rappresentazione visiva di questa configurazione.

Figura 1: Definizioni dei giunti del sistema robotico

Successivamente, gli ingegneri devono definire gli attuatori del braccio, come i motori o i sistemi idraulici, e le strategie di controllo corrispondenti. Ciò consente ad ANSYS Motion di simulare l’azionamento del braccio e la risposta agli input di controllo.

Come mostra la figura 2, abbiamo espressioni di funzioni che definiscono i movimenti di ogni blocco, in modo da poter controllare l’oggetto nello spazio cartesiano.

Figura 2: Definizione dell’espressione di funzione

Inoltre, il modello include anche un oggetto di proprietà del corpo, come mostrato nella figura 3. Questa funzione fornita da ANSYS Motion consente di velocizzare le simulazioni rispetto ai solutori regolari. Questa funzione fornita da ANSYS Motion consente simulazioni più rapide rispetto ai solutori regolari. Cambiando la definizione del corpo da corpo nodale a corpo modale, il solutore può eseguire l’analisi modale per i corpi specifici a cui è associato. Questa efficiente analisi dinamica multibody utilizza le informazioni sulla rigidità per calcolare con precisione le sollecitazioni e le deformazioni sui corpi.

Figura 3: Definizione dell’oggetto Proprietà del corpo

Una volta definiti la struttura cinematica e gli attuatori del braccio, gli ingegneri possono condurre simulazioni in ANSYS Motion per analizzare a fondo le prestazioni del braccio. Questa analisi comprende la valutazione del movimento, delle forze, delle coppie e di altri parametri dinamici in vari scenari operativi.

I risultati delle sollecitazioni, delle deformazioni e degli sforzi possono essere tracciati nel dominio del tempo, come dimostrato nella seguente Animazione 1, per ottimizzare le prestazioni dei bracci robotici.

Animazione 1: Risultato delle sollecitazioni nel dominio del tempo

Le forze che i tre attuatori devono applicare per manipolare l’oggetto possono essere analizzate e tracciate per scegliere gli attuatori, come mostrato nella Figura 4. Inoltre, si possono creare e tracciare vari movimenti, forze, coppie e altri parametri dinamici in diverse condizioni operative, per migliorare l’efficacia del sistema. Inoltre, si possono creare e tracciare vari movimenti, forze, coppie e altri parametri dinamici in diverse condizioni operative, per migliorare l’efficacia del sistema.

Figura 4: La forza di reazione dei giunti traslazionali

In base ai risultati della simulazione, gli ingegneri possono apportare modifiche o ottimizzazioni al progetto per migliorare le prestazioni del braccio. Questo processo iterativo di simulazione e perfezionamento del progetto aiuta gli ingegneri a creare un modello di braccio robotico che soddisfi i criteri di prestazione desiderati.

In generale, la progettazione e la costruzione di un modello di braccio robotico in ANSYS Motion richiede una combinazione di conoscenze di ingegneria meccanica, esperienza di simulazione e comprensione dell’applicazione prevista del braccio e dei requisiti di prestazione.

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