象鼻机器人是一种模仿象鼻行为的具有无限自由度的机械手臂，目前正在研发中。这种机械臂机器人是由一组圆盘，通过中心连接到一个柔性轴上，由一组穿过圆盘的电缆控制。电缆的末端直接连接到电机上。手臂具有连续运动，可针对特定的应用场景进行定制，例如，探查危险区域。为了优化这种柔性机械臂的设计，需要研究几个参数：缆绳张力、缆绳末端随时间变化的力、驱动机构所需的力、机器人的工作体积。
▎仿真过程
① 创建由象鼻形状的体组成的象鼻机器人机械臂柔性体模型，它由圆盘、电缆、底座和柔性轴组成的象鼻形身体组成
② 使用用户定义的运动对安装在象鼻底部的执行器和直流电机进行数学建模
③ 研究了机器人机械臂在工作区域内可以达到的运动范围
④ 计算并比较了不同材料（尼龙、聚四氟乙烯）操作过程中电缆的强度
⑤ 计算运行期间电缆承受的荷载
⑥ 计算运行期间电缆与圆盘接触时所承受的摩擦载荷
▎关键仿真技术
•多体动力学，专门用于多个部件的机械建模：若干盘、电缆、底座、轴和直流电机。•MFBD（FFlex）技术重现电缆的大变形并预测其强度•考虑了柔性电缆和刚性圆盘之间的接触（包括摩擦）
▎工具包
•RecurDyn/Professional •RecurDyn/FFlex
▎工程问题
•需要瞬态动力学分析来预测机械手臂的运动•电缆经历非线性大变形和摩擦接触•不同的电缆材料（如尼龙或聚四氟乙烯）可能会影响机械手臂的运动•必须确定机械手的工作体积
▎解决方案
•使用专业的多体动力学软件对由多个部件组成的机械手进行建模和动力学仿真•多柔体动力学是计算大变形线缆运动特性的必要手段•通过高精度的可视化和定量评估，可以检测机器人机械臂的轨迹•一种包含刚体和柔性体之间摩擦的接触算法
▎结论
•MFBD模型准确地再现了象鼻机器人机械手臂的动力学行为•采用MFBD模型进行优化，使其工作区域内的运动范围达到最大•计算了线缆承受的精确载荷•可以选择合适的电机和执行器
▎其他应用场景
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