一、六軸機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，可形成六軸機器人零位姿態(tài)的模型。

定義易辨識的參數(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，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



引用參數(shù)化的點形成連桿模型

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



參數(shù)的簡易機器人模型

二、剛體和柔性體耦合的機器人模型分析

以模態(tài)柔性體（RFLex）為例進行說明，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，點擊后彈出界面；



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設(shè)置工作目錄和job name，點擊“Run”啟動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“OK”，導(dǎo)入幾何模型。

3）設(shè)置材料參數(shù)

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

4）設(shè)置單元類型

點擊Main Menu>Preprocessor>Element Type，彈出Element Types對話框



點擊“Add”添加單元類型Solid>Brick 8 node 185，點“Apply”，接著添加Structural Mass>3D mass 21單元類型，點“OK”退出單元類型庫對話框，點“Close”退出單元定義對話框；

5）定義3D mass 21單元的實常數(shù)

點擊Main Menu>Preprocessor>Real Constants/Add/Edit/Delete，彈出Real Constants對話框；

選擇MASS21單元類型，

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

6）劃分網(wǎng)格 劃分完成的網(wǎng)格如下圖所示。

7）在運動副的中心點處建立節(jié)點

點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，節(jié)點號設(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Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Elements>Elem Attributes，選擇Element type number為2 MASS21，點“OK”退出對話框；



點Main Menu>Preprocessor>Modeling>Creat>Elements>Auto Numbered>Thru Nodes，在彈出的對話框中輸入10001（前面單獨創(chuàng)建的節(jié)點號），點“OK”，接著點Thru Nodes，在彈出的對話框中輸入10002，點“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）選擇運動副定義附屬的面，并選擇面上的節(jié)點，創(chuàng)建組，作為后面創(chuàng)建剛性單元的從節(jié)點 點擊下拉菜單Select>Entities，在彈出的對話框中將選擇類型選為“Areas”，點“OK”，彈出“Select Areas”對話框，在圖形界面中選擇桿件一端的圓柱面；



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



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



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

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

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

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



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

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

11）創(chuàng)建主節(jié)點和從節(jié)點集的assembly

點擊下拉菜單Select>Comp/Assembly>Create Assembly，在彈出的對話框里選擇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

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



點擊下拉菜單Plot>Nodes，顯示選擇的MS1包含的節(jié)點；



切換視圖，方便后續(xù)選擇主節(jié)點和從節(jié)點；

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

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

13）以主節(jié)點創(chuàng)建INTERFACE組

點擊下拉菜單Select>Component Manager，在彈出的對話框中點擊“CreateComponent”按鈕，



在彈出的“Create Component”對話框中勾選Pick entites，輸入INTERFACE，點擊“OK”，在彈出的對話框中輸入主節(jié)點號10001，10002，點“OK”；



14）設(shè)置標(biāo)量參數(shù)

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



15）運行宏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；點擊下拉菜單File>Read Input from，選擇當(dāng)前工作目錄的宏文件，點“OK”開始運行，運行成功后有提示。



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)建點質(zhì)量（pointmass）



點質(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）點擊“InterfacePoints”右邊的TabularData，彈出對話框



在對話框里將pointmass前面的select選項選為yes，點“Apply”



9）點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

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



4、用模態(tài)柔性體代替多體動力學(xué)模型中的剛體

1）在Recurdyn中點擊Flexible頁面下的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）運行動力學(xué)仿真

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

（6）回到Analysis頁面，點動畫播放按鈕，查看動畫及應(yīng)力。






審核編輯：劉清