机器人线缆动态特性仿真

在机器人产品研发过程中，除了对本体部件的运动进行研究外，还需要对线缆的动态特性进行分析评估。在机器人在作业过程中，线缆会跟随机器人本体一起运动，两者之间还可能会产生接触碰撞。为了对线缆动态特性进行分析，首先需要对线缆进行准确地建模。下面介绍基于Simpack软件进行机器人线缆进行多体动力学分析的主要流程。

（1）在Simpack中建立机器人（机械臂）多刚体动力学仿真模型。部件之间使用铰接连接，约束自由度，并通过输入函数施加运动驱动，使模型中的运动情况和实际工况保持一致。

（2）线缆模型使用Nonlinear Simbeam建模元件建立，建立欧拉伯努利类型的非线性梁模型，能准确考虑线缆的非线性变形特性。

一共是40个梁单元。设置合理的线缆材料属性，包括密度、杨氏模量和泊松比等参数。所建立的线缆是实体模型，具有质量和几何外形。

（3）设置线缆和机器人本体的接触关系。通过PCM接触方法，设置这个线缆几何体和机器人本体几何体的多个接触关系。Simpack中定义接触关系，不需要定义接触刚度，只需要定义两个部件的材料特性，就可以自动计算出接触刚度。下图中，红色箭头为接触力。

（4）建模完成后，进行求解分析，得到线缆运动动态特性动画和相关的曲线数据。

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