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基于RecurDyn机器人简易参数化模型及刚柔耦合案例分析
仿真圈
1年前
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导读:
RecurDyn作为系统级动力学分析软件,可以对工业机器人进行多体动力学建模,进而进行刚体动力学分析,进行正运动学分析(根据关节输入力矩求关节的角位移、角速度、角加速度)及逆运动学分析(根据关节角度的变化求关节力矩等),同时RecurDyn可以进行刚体和柔形体耦合分析计算机器人连杆或铸件的动应力。
3月25日(周六)
,笔者将受邀在仿真秀机器人工业品学习月第四期讲座分享
《
机器人轨迹规划及机械仿真案例
》
,详情见后文。
一、六轴机器人连杆模型的参数化建模
RecurDyn中设置参数,通过参数表示各连杆的初始位姿,可形成六轴机器人零位姿态的模型。
定义易辨识的参数名称和初始参数值,并通过引用这些参数形成参数化的点,再基于快速创建规则几何的功能创建连杆。
设置参数
引用参数定义参数化的点
引用参数化的点形成连杆模型
同样连杆的质量和质心也可以通过参数、参数化的点表示。最后可以形成如下图所示的简易机器人模型。
参数的简易机器人模型
二、刚体和柔性体耦合的机器人模型分析
以模态柔性体(RFLex)为例进行说明,本文介绍使用ansys生成模态柔性体,可以在ansys经典界面使用宏或者在workbench界面使用插件输出rst结果文件等,然后在多体动力学软件中生成模态柔性体的输入文件。
1、在ansys经典界面使用宏输出rst结果文件的流程如下:
1)从开始菜单找到ANSYS Mechanical APDL Product Launcher,点击后弹出界面;
设置工作目录和job name,点击“Run”启动ANSYS经典界面。
2)将x_t导入ansys经典界面;
从File菜单选Import下的PARA,浏览到x_t的几何模型,点“OK”,导入几何模型。
3)设置材料参数
点击Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models,弹出材料设置对话框,注意材料参数数值对应的单位,此次以密度为kg/m3为例进行说明,设置弹性模量和泊松比;
4)设置单元类型
点击Main Menu>Preprocessor>Element Type,弹出Element Types对话框
点击“Add”添加单元类型Solid>Brick 8 node 185,点“Apply”,接着添加Structural Mass>3D mass 21单元类型,点“OK”退出单元类型库对话框,点“Close”退出单元定义对话框;
5)定义3D mass 21单元的实常数
点击Main Menu>Preprocessor>Real Constants/Add/Edit/Delete,弹出Real Constants对话框;
选择MASS21单元类型,
设置MASS21的Real Constants;
依次“OK”、“Close”退出Real Constants对话框。
6)划分网格
划分完成的网格如下图所示。
7)在运动副的中心点处建立节点
点Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Nodes>In Active CS,在杆件两端的圆柱面的中心分别创建节点,节点号设置为10001、10002,坐标设置为0、0、0和0、0、-0.08。
8)定义质量单元
点Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Elements>Elem Attributes,选择Element type number为2 MASS21,点“OK”退出对话框;
点Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Elements>Auto Numbered>Thru Nodes,在弹出的对话框中输入10001(前面单独创建的节点号),点“OK”,接着点Thru Nodes,在弹出的对话框中输入10002,点“OK”。
可以通过下拉菜单或者在命令输入框输入Elist命令查看建立的单元信息。
9)选择运动副定义附属的面,并选择面上的节点,创建组,作为后面创建刚性单元的从节点
点击下拉菜单Select>Entities,在弹出的对话框中将选择类型选为“Areas”,点“OK”,弹出“Select Areas”对话框,在图形界面中选择杆件一端的圆柱面;
再次点击下拉菜单Select>Entities,在弹出的对话框中将选择类型选为“Nodes”,方式为Attached to,选择“Areas,All”,点“OK”退出对话框。
点击下拉菜单Select>Comp/Assembly>Create Component,在弹出的对话框里输入Component的名称,点“OK”退出对话框。
采用类似的操作建立杆件另一端圆柱面上的节点组成的Component,命名为S2.
10)选择自建的节点,创建组,作为后面创建刚性
单元的主节点
点击下拉菜单Select>Entities,在弹出的对话框中将选择类型选为“Nodes”,方式为“By Num/Pick”,点“OK”,在弹出的对话框中输入前面单独建立的节点的节点号10001,点“OK”退出对话框。
点击下拉菜单Select>Comp/Assembly>Create Component,在弹出的对话框里输入Component的名称M1,点“OK”退出对话框。
点击下拉菜单Select>Entities,在弹出的对话框中将选择类型选为“Nodes”,方式为“By Num/Pick”,点“OK”,在弹出的对话框中输入前面单独建立的节点的节点号10002,点“OK”退出对话框。
点击下拉菜单Select>Comp/Assemb
ly>Create Component,在弹出的对话框里输入Component的名称M2,点“OK”退出对话框。
11)创建主节点和从节点集的assembly
点击下拉菜单Select>Comp/Assembly>Create Assembly,在弹出的对话框里选择M1和S1,在Assembly name中输入MS1;
以相同的方式创建Assembly MS2。
12)创建刚性单元
点击下拉菜单Select>Comp/Assembly>Select Comp/Assembly,在弹出的对话框里点“OK”,选择MS1,点“OK”退出对话框;
点击下拉菜单Plot>Nodes,显示选择的MS1包含的节点;
切换视图,方便后续选择主节点和从节点;
点击Main Menu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Rigid Region,弹出对话框,输入主节点号10001,或者在图形窗口选择主节点,接着使用圈选(Circle)的方式选择从节点;
要注意使用Unpick、Single的形式取消选择中间的主节点,在弹出的对话框中点击“OK”;
以相同的方式以Assembly MS2包含的节点创建Rigid Region。
13)以主节点创建INTERFACE组
点击下拉菜单Select>Component Manager,在弹出的对话框中点击“Create Component”按钮,
在弹出的“Create Component”对话框中勾选Pick entites,输入INTERFACE,点击“OK”,在弹出的对话框中输入主节点号10001,10002,点“OK”;
14)设置标量参数
点击下拉菜单Parameters>Scalar Parameters,在弹出的对话框里输入NMODES=10,点“Accept”,以设置模态分析的阶数;
15)运行宏RecurDyn_AnsysCMS.MAC,生成后缀名为rst、cm、emat、mp的文件
将宏文件RecurDyn_AnsysCMS.MAC(D:\Program Files\FunctionBay, Inc\RecurDyn V9R4\Toolkits\Flexible input files\ANSYS)
复 制
到当前工作目录;点击下拉菜单File>Read Input from,选择当前工作目录的宏文件,点“OK”开始运行,运行成功后有提示。
2、在workbench界面使用插件输出rst结果文件的流程如下:
1)在workbench里创建一个静力分析流程
2)单位制切换成m-kg
3)导入铸件的几何
4)定义网格划分控制
5)创建点质量(point mass)
点质量的质量取非0的很小的值,行为设置为刚性。
6)点击RDRFlex插件中的“Creat RFlex Body”,创建RDFlexBody
7)在RDRFlexBody的细节窗口里,选
择“Scoping Method”右边的下拉箭头选择Points
8)点击“Interface Points”右边的Tabular Data,弹出对话框
在对话框里将point mass前面的select选项选为yes,点“Apply”
9)点RDRFlex插件中的CMS Analysis开始分析
10)生成后缀名为rst、cm、emat、mp的文件
3、在Recurdyn中制作RFI文件
点击Flexible页面的MakeRFI,点“OK”,选择第(1)步生成的rst文件,切换长度单位为meter,点“OK”,生成RFI文件,成功后有提示框;
4、用模态柔性体代替多体动力学模型中的刚体
1)在Recurdyn中点击Flexible页面下的G-Manager
(2)选择模态柔性体要替换的刚体零件,选择Target Converting Body类型为RFlex,浏览选择需要使用的*.rfi文件(模态柔性体输入文)
(3)查看输入的rfi文件的属性,取消选择前6阶模态
(4)运行动力学仿真
(5)完成仿真后点Flexible页面下RFlex区域的Contour,可以设置要关注动态应力的节点或单元选择集。点“OK”退出对话框
(6)回到Analysis页面,点动画播放按钮,查看动画及应力.
机器人运动过程中某个时刻大臂连杆的应力
三、机器人轨迹规划及机械仿真案例
仿真秀以
分享知识传递价值,为仿真优质内容创作者赋能,解决机器人行业关联企业研发技术攻关中的难点,并服务国家重大需求。
自2023年2月2日起
,仿真秀正式启动机器人-工业品仿真技术专题讲座。
对于已经身处机器人行业、或是有意从事机器人相关专业的同学和工程师们,可以关注仿真秀接下来的几场直播讲座。
2月25日周六,
仿真秀机器人工业品仿真第四期讲座
《
机器人轨迹规划及机械仿真案例
》
将邀请移动机器人行业资深仿真设计工程师-AMESIM液压专家主讲
,
高级机械工程师,
超过15年的机械设计和仿真分析经历
,技术经验涵括多体动力学、有限元分析、疲劳分析、液压系统仿真及优化、振动测试等领域。
以下是讲座安排
工业品机器人仿真(四):机器人轨迹规划及机械仿真案例-仿真秀直播
四、机
器人工业品仿真学习资料
对于已经身处机器人行业、或是有意从事机器人相关专业的同学和工程师们,我们不仅为大家精心准备干货直播 ,此外还有准备了机器人仿真设计学习资料包,感兴趣朋友还可以加入
机器人工业品仿真设计或RecuDyn技术交流群
。
(完)
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作者:AMESIM液压专家 仿真秀专栏作者
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本文首发仿真秀App,
部分图片和内容转自网络
,
如有不当请联系我们,欢迎分享,禁止私自转载,转载请联系我们。
来源:仿真秀App
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首次发布时间:2023-02-24
最近编辑:1年前
仿真圈
技术圈粉 知识付费 学习强国
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课程 214
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xiyang
签名征集中
8月前
大佬级别 请问一下RDRFlex插件能提供一下吗 466330117@163.com。最近搞这个rfi,ansys经典方法搞定了。workbench及ug生成rfi都没搞定,RDRFlex插件也找不到下载地方。恳请大佬支持,万分感谢
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time flies
签名征集中
1年前
请问有模型吗
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