一、六軸機(jī)器人連桿模型的參數(shù)化建模

RecurDyn中設(shè)置參數(shù)，通過參數(shù)表示各連桿的初始位姿，可形成六軸機(jī)器人零位姿態(tài)的模型。

定義易辨識(shí)的參數(shù)名稱和初始參數(shù)值，并通過引用這些參數(shù)形成參數(shù)化的點(diǎn)，再基于快速創(chuàng)建規(guī)則幾何的功能創(chuàng)建連桿。

設(shè)置參數(shù)

引用參數(shù)定義參數(shù)化的點(diǎn)



引用參數(shù)化的點(diǎn)形成連桿模型

同樣連桿的質(zhì)量和質(zhì)心也可以通過參數(shù)、參數(shù)化的點(diǎn)表示。最后可以形成如下圖所示的簡(jiǎn)易機(jī)器人模型。



參數(shù)的簡(jiǎn)易機(jī)器人模型

二、剛體和柔性體耦合的機(jī)器人模型分析

以模態(tài)柔性體（RFLex）為例進(jìn)行說明，本文介紹使用ansys生成模態(tài)柔性體，可以在ansys經(jīng)典界面使用宏或者在workbench界面使用插件輸出rst結(jié)果文件等，然后在多體動(dòng)力學(xué)軟件中生成模態(tài)柔性體的輸入文件。

1、在ansys經(jīng)典界面使用宏輸出rst結(jié)果文件的流程如下：

1）從開始菜單找到ANSYS Mechanical APDL Product Launcher，點(diǎn)擊后彈出界面；



?

設(shè)置工作目錄和job name，點(diǎn)擊“Run”啟動(dòng)ANSYS經(jīng)典界面。

2）將x_t導(dǎo)入ansys經(jīng)典界面； 從File菜單選Import下的PARA，瀏覽到x_t的幾何模型，點(diǎn)“OK”，導(dǎo)入幾何模型。

3）設(shè)置材料參數(shù)

點(diǎn)擊Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models，彈出材料設(shè)置對(duì)話框，注意材料參數(shù)數(shù)值對(duì)應(yīng)的單位，此次以密度為kg/m3為例進(jìn)行說明，設(shè)置彈性模量和泊松比；

4）設(shè)置單元類型

點(diǎn)擊Main Menu>Preprocessor>Element Type，彈出Element Types對(duì)話框



點(diǎn)擊“Add”添加單元類型Solid>Brick 8 node 185，點(diǎn)“Apply”，接著添加Structural Mass>3D mass 21單元類型，點(diǎn)“OK”退出單元類型庫(kù)對(duì)話框，點(diǎn)“Close”退出單元定義對(duì)話框；

5）定義3D mass 21單元的實(shí)常數(shù)

點(diǎn)擊Main Menu>Preprocessor>Real Constants/Add/Edit/Delete，彈出Real Constants對(duì)話框；

選擇MASS21單元類型，

設(shè)置MASS21的Real Constants；依次“OK”、“Close”退出Real Constants對(duì)話框。

6）劃分網(wǎng)格 劃分完成的網(wǎng)格如下圖所示。

7）在運(yùn)動(dòng)副的中心點(diǎn)處建立節(jié)點(diǎn)

點(diǎn)Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Nodes>In Active CS，在桿件兩端的圓柱面的中心分別創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)號(hào)設(shè)置為10001、10002，坐標(biāo)設(shè)置為0、0、0和0、0、-0.08。

8）定義質(zhì)量單元

點(diǎn)Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Elements>Elem Attributes，選擇Element type number為2 MASS21，點(diǎn)“OK”退出對(duì)話框；



點(diǎn)Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Elements>Auto Numbered>Thru Nodes，在彈出的對(duì)話框中輸入10001（前面單獨(dú)創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)號(hào)），點(diǎn)“OK”，接著點(diǎn)Thru Nodes，在彈出的對(duì)話框中輸入10002，點(diǎn)“OK”。



可以通過下拉菜單或者在命令輸入框輸入Elist命令查看建立的單元信息。

9）選擇運(yùn)動(dòng)副定義附屬的面，并選擇面上的節(jié)點(diǎn)，創(chuàng)建組，作為后面創(chuàng)建剛性單元的從節(jié)點(diǎn) 點(diǎn)擊下拉菜單Select>Entities，在彈出的對(duì)話框中將選擇類型選為“Areas”，點(diǎn)“OK”，彈出“Select Areas”對(duì)話框，在圖形界面中選擇桿件一端的圓柱面；



再次點(diǎn)擊下拉菜單Select>Entities，在彈出的對(duì)話框中將選擇類型選為“Nodes”，方式為Attached to，選擇“Areas，All”，點(diǎn)“OK”退出對(duì)話框。



點(diǎn)擊下拉菜單Select>Comp/Assembly>Create Component，在彈出的對(duì)話框里輸入Component的名稱，點(diǎn)“OK”退出對(duì)話框。



采用類似的操作建立桿件另一端圓柱面上的節(jié)點(diǎn)組成的Component，命名為S2.

10）選擇自建的節(jié)點(diǎn)，創(chuàng)建組，作為后面創(chuàng)建剛性單元的主節(jié)點(diǎn)

點(diǎn)擊下拉菜單Select>Entities，在彈出的對(duì)話框中將選擇類型選為“Nodes”，方式為“By Num/Pick”，點(diǎn)“OK”，在彈出的對(duì)話框中輸入前面單獨(dú)建立的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)10001，點(diǎn)“OK”退出對(duì)話框。

點(diǎn)擊下拉菜單Select>Comp/Assembly>Create Component，在彈出的對(duì)話框里輸入Component的名稱M1，點(diǎn)“OK”退出對(duì)話框。



點(diǎn)擊下拉菜單Select>Entities，在彈出的對(duì)話框中將選擇類型選為“Nodes”，方式為“By Num/Pick”，點(diǎn)“OK”，在彈出的對(duì)話框中輸入前面單獨(dú)建立的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)10002，點(diǎn)“OK”退出對(duì)話框。

點(diǎn)擊下拉菜單Select>Comp/Assembly>Create Component，在彈出的對(duì)話框里輸入Component的名稱M2，點(diǎn)“OK”退出對(duì)話框。

11）創(chuàng)建主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)集的assembly

點(diǎn)擊下拉菜單Select>Comp/Assembly>Create Assembly，在彈出的對(duì)話框里選擇M1和S1，在Assembly name中輸入MS1；



以相同的方式創(chuàng)建Assembly MS2。

12）創(chuàng)建剛性單元

點(diǎn)擊下拉菜單Select>Comp/Assembly>Select Comp/Assembly，在彈出的對(duì)話框里點(diǎn)“OK”，選擇MS1，點(diǎn)“OK”退出對(duì)話框；



點(diǎn)擊下拉菜單Plot>Nodes，顯示選擇的MS1包含的節(jié)點(diǎn)；



切換視圖，方便后續(xù)選擇主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)；

點(diǎn)擊Main Menu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Rigid Region，彈出對(duì)話框，輸入主節(jié)點(diǎn)號(hào)10001，或者在圖形窗口選擇主節(jié)點(diǎn)，接著使用圈選（Circle）的方式選擇從節(jié)點(diǎn)；

要注意使用Unpick、Single的形式取消選擇中間的主節(jié)點(diǎn)，在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊“OK”；以相同的方式以Assembly MS2包含的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建Rigid Region。

13）以主節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建INTERFACE組

點(diǎn)擊下拉菜單Select>Component Manager，在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊“CreateComponent”按鈕，



在彈出的“Create Component”對(duì)話框中勾選Pick entites，輸入INTERFACE，點(diǎn)擊“OK”，在彈出的對(duì)話框中輸入主節(jié)點(diǎn)號(hào)10001，10002，點(diǎn)“OK”；



14）設(shè)置標(biāo)量參數(shù)

點(diǎn)擊下拉菜單Parameters>Scalar Parameters，在彈出的對(duì)話框里輸入NMODES=10，點(diǎn)“Accept”，以設(shè)置模態(tài)分析的階數(shù)；



15）運(yùn)行宏RecurDyn_AnsysCMS.MAC，生成后綴名為rst、cm、emat、mp的文件 將宏文件RecurDyn_AnsysCMS.MAC（D:Program FilesFunctionBay, IncRecurDyn V9R4ToolkitsFlexible input filesANSYS）復(fù)制到當(dāng)前工作目錄；點(diǎn)擊下拉菜單File>Read Input from，選擇當(dāng)前工作目錄的宏文件，點(diǎn)“OK”開始運(yùn)行，運(yùn)行成功后有提示。



2、在workbench界面使用插件輸出rst結(jié)果文件的流程如下：

1）在workbench里創(chuàng)建一個(gè)靜力分析流程

2）單位制切換成m-kg 3）導(dǎo)入鑄件的幾何

4）定義網(wǎng)格劃分控制



5）創(chuàng)建點(diǎn)質(zhì)量（pointmass）



點(diǎn)質(zhì)量的質(zhì)量取非0的很小的值，行為設(shè)置為剛性。



6）點(diǎn)擊RDRFlex插件中的“CreatRFlexBody”，創(chuàng)建RDFlexBody

7）在RDRFlexBody的細(xì)節(jié)窗口里，選擇“ScopingMethod”右邊的下拉箭頭選擇Points

8）點(diǎn)擊“InterfacePoints”右邊的TabularData，彈出對(duì)話框



在對(duì)話框里將pointmass前面的select選項(xiàng)選為yes，點(diǎn)“Apply”



9）點(diǎn)RDRFlex插件中的CMSAnalysis開始分析

10）生成后綴名為rst、cm、emat、mp的文件

3、在Recurdyn中制作RFI文件

點(diǎn)擊Flexible頁(yè)面的MakeRFI，點(diǎn)“OK”，選擇第（1）步生成的rst文件，切換長(zhǎng)度單位為meter，點(diǎn)“OK”，生成RFI文件，成功后有提示框；



4、用模態(tài)柔性體代替多體動(dòng)力學(xué)模型中的剛體

1）在Recurdyn中點(diǎn)擊Flexible頁(yè)面下的G-Manager



（2）選擇模態(tài)柔性體要替換的剛體零件，選擇TargetConvertingBody類型為RFlex，瀏覽選擇需要使用的*.rfi文件（模態(tài)柔性體輸入文）

（3）查看輸入的rfi文件的屬性，取消選擇前6階模態(tài)

（4）運(yùn)行動(dòng)力學(xué)仿真

（5）完成仿真后點(diǎn)Flexible頁(yè)面下RFlex區(qū)域的Contour，可以設(shè)置要關(guān)注動(dòng)態(tài)應(yīng)力的節(jié)點(diǎn)或單元選擇集。點(diǎn)“OK”退出對(duì)話框

（6）回到Analysis頁(yè)面，點(diǎn)動(dòng)畫播放按鈕，查看動(dòng)畫及應(yīng)力。






審核編輯：劉清