象鼻機器人是一種模仿象鼻行為的具有無限自由度的機械手臂，目前正在研發中。這種機械臂機器人是由一組圓盤，通過中心連接到一個柔性軸上，由一組穿過圓盤的電纜控制。電纜的末端直接連接到電機上。手臂具有連續運動，可針對特定的應用場景進行定制，例如，探查危險區域。為了優化這種柔性機械臂的設計，需要研究幾個參數：纜繩張力、纜繩末端隨時間變化的力、驅動機構所需的力、機器人的工作體積。

▎仿真過程

① 創建由象鼻形狀的體組成的象鼻機器人機械臂柔性體模型，它由圓盤、電纜、底座和柔性軸組成的象鼻形身體組成

② 使用用戶定義的運動對安裝在象鼻底部的執行器和直流電機進行數學建模

③ 研究了機器人機械臂在工作區域內可以達到的運動范圍

④ 計算并比較了不同材料（尼龍、聚四氟乙烯）操作過程中電纜的強度

⑤ 計算運行期間電纜承受的荷載

⑥ 計算運行期間電纜與圓盤接觸時所承受的摩擦載荷

▎關鍵仿真技術

?多體動力學，專門用于多個部件的機械建模：若干盤、電纜、底座、軸和直流電機。?MFBD（FFlex）技術重現電纜的大變形并預測其強度?考慮了柔性電纜和剛性圓盤之間的接觸（包括摩擦）

▎工具包

?RecurDyn/Professional    ?RecurDyn/FFlex

▎工程問題

?需要瞬態動力學分析來預測機械手臂的運動?電纜經歷非線性大變形和摩擦接觸?不同的電纜材料（如尼龍或聚四氟乙烯）可能會影響機械手臂的運動?必須確定機械手的工作體積

▎解決方案

?使用專業的多體動力學軟件對由多個部件組成的機械手進行建模和動力學仿真?多柔體動力學是計算大變形線纜運動特性的必要手段?通過高精度的可視化和定量評估，可以檢測機器人機械臂的軌跡?一種包含剛體和柔性體之間摩擦的接觸算法

▎結論

?MFBD模型準確地再現了象鼻機器人機械手臂的動力學行為?采用MFBD模型進行優化，使其工作區域內的運動范圍達到最大?計算了線纜承受的精確載荷?可以選擇合適的電機和執行器

▎其他應用場景

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