風力仿生獸，英文名叫Strandbeest，其發明者是被譽為“現代版的達芬奇”的荷蘭藝術家泰奧揚森。這些奇特的“生物”主要是由塑料管組合而成框架結構，它們借助自身巧妙的多連桿機構，通過“食用”自然風就可以在海灘上自由漫步，因此也被叫做“噬風獸”。
經過幾十年的發展，風力仿生獸演變出很多不同的類型，比如這樣的↓↓↓
更為神奇的是，這些“沙灘巨獸”還擁有感應裝置，能夠進行簡單的思考判斷，比如它們可以儲存風能，在風力較弱的時候也能行走；它們夠感知海洋的位置，一旦遇到水就會自動向反方向行走，以防自己被“淹死”；當暴風雨來臨時，它們還可以啟動錘子錘一根釘子，把自己的身體固定在沙灘上。發明者甚至希望他的生物最終可以自行在海灘上生存進化！
本文就來向大家展示如何用Amesim仿真一只行走的風力仿生獸，最終動畫效果如下。
本文的仿真是基于下圖所示的三維模型（文末提供了三維模型下載鏈接，供大家參考）。
支架：即風力仿生獸的“身體”，其他結構都通過支架安裝并連結在一起；
風車：用于“食用”自然風，將風能轉化為行走所需的能量；
齒輪：將風車的能量和運動傳遞至曲軸；
曲軸：共有兩根，每根曲軸相當于三個相位相差60度的曲柄，曲柄可以帶動腿行走；
腿：每條腿由四根桿和兩個三角架組成，是整個仿生獸最核心、最精巧的部分；腿共有12條，兩兩一組（即前腿和后腿）安裝在支架和六個曲柄上。
通過分析不難發現，風力仿生獸本質上是一個設計巧妙的
多連桿機構，它行走時的運動也是維持在一個
2D平面內，因此我們可以用Amesim的
2D機械庫實現其建模和運動仿真。
下面進入正題，向大家展示風力仿生獸的建模仿真過程。額，有點麻煩。不過不要緊，我們由簡到繁，一步一步來！
風力仿生獸的各組成構件通過dynamic_plmbody元件建模，構件間的鉸接主要通過plmpivot元件建模。我們采用局部坐標系的方式，先建立曲軸和一條前腿的仿真模型。
首先在三維模型中為每個構件分別建立局部坐標系，然后測得各自的鉸點坐標。在草圖模式下根據構件的鉸接關系搭建模型，如下圖所示。在子模型模式下點擊首選子模型。
在參數模式下輸入各個子模型的局部坐標、質量屬性等參數。此時模型只有一個自由度，因此我們右擊曲柄鎖定其絕對角度狀態變量，并在參數中輸入曲柄的絕對角度初始值為0進行約束。
進入仿真模式下，雙擊plmassembly元件打開動畫窗口，查看模型初始化結果。
好吧，初始化失敗，看來需要更多約束才可以。這里我們在三維模型中測量各構件的初始角度（即各構件的局部坐標系相對于全局坐標系的逆時針旋轉角度），并輸入Amesim對模型做進一步約束。再次進行初始化，成功！
接下來給這條腿輸入一個力矩，仿真一下，查看動畫，如下所示。
第2步，建立兩條腿的仿真模型
我們把第一步建立的前腿模型復制粘貼一下，建立相應后腿的模型。需要注意的是，前腿和后腿是鏡像對稱的，因此其局部坐標系和構件角度也要做相應改變。
鑒于三維模型中兩根曲軸的運動完全一致，因此我們只需建立一根曲軸和相應的六條腿的仿真模型即可。
在兩條腿的基礎上，比葫蘆畫瓢，完成另外四條腿的建模，如下圖所示。
仿真一下，查看動畫。看這群魔亂舞的架式，有內味了！
風車和齒輪在模型中主要用于傳遞運動和力，并非建模重點。我們采用Powertrain庫的gear_3p元件進行齒輪建模，采用輸入力矩的方式模擬風車受到的風力。另外，由于風車和齒輪不能在動畫窗口中顯示，為方便后續動畫關聯運動變量，我們給風車和齒輪添加角位移傳感器。
前面四步建模沒有考慮支架，本該與支架鉸接的點都是和大地鉸接。在這一步中，我們來建立支架模型。
支架暫時與大地鉸接，約束其x和y方向的平移自由度，如下圖所示。此時模型又增加了支架的旋轉自由度，因此需要鎖定支架的絕對角度狀態變量（設置方法可參照第1步），并在參數設置中設置其絕對角度初始值為0。
加入支架后的仿真動畫
首先，去除支架與大地之間的鉸接，釋放其x和y方向的平移自由度，使模型可以落地行走；此時，需要鎖定支架重心的x絕對位置狀態變量和y絕對位置狀態變量，并在參數中設置其重心的坐標初始值（重心坐標初始值可通過三維模型測得）。然后，采用plmcontcont元件建立六只腳與地面的接觸模型，如下圖所示。
設置完成后，運行仿真。哈~看這精致又急促的小碎步！
至此，仿真模型已搭建完成！最后，我們導入三維模型，使仿真動畫看起來更逼真更美觀。
在動畫窗口中導入三維模型（這里采用的是.stp格式），如下圖所示。由于前期建模時，Amesim中的模型采用了和三維模型完全一致的坐標系，所以導入之后所有構件和鉸點位置也是完全對應的。
根據模型的對應關系，在Object tree下將導入的三維模型一一拖拽至相應的元件下，使其關聯（注：要確保Tools菜單下，Options窗口中，General選項卡里Parent change handling為keep absolute position）；
將位移傳感器輸出變量對應關聯到風扇和齒輪Z軸旋轉坐標中；
更改模型顏色，調整視圖。
最終動畫效果
對于Amesim建立的系統仿真模型，除了仿真結果可視化之外，更重要的是我們可以提取力、運動等各種仿真結果，對系統進行性能分析和優化改進。
比如，提取仿生獸行走的位移和速度曲線，如下圖所示。可以看出，在恒定力矩輸入的情況下，行走速度有較大波動。
行走位移和速度曲線
再比如，提取腳的行走軌跡曲線，如下圖所示。可以看出，仿生獸每邁一步，腳的觸地距離非常有限，這也印證了我們動畫中看到的“小碎步”。同時，這也說明我們所使用的仿生獸模型尺寸還有進一步優化改進的空間。
腳的行走軌跡曲線
當然，可以分析的點還有很多，本文不再一一列舉。
