包機器人研發中必須考慮控制動作的控制器、運動產生的振動、各個部件的剛度以及機器人所用馬達的慣性比等多種因素。使用“試錯（trial and error）”方式或者直接依靠經驗來設計機器人，往往需要先制造出物理樣機后才能發現問題，這不僅會增加研發的時間成本，而且還可能會影響產品的質量。借助仿真方法，可以在物理樣機制造之前，對機器人的重要部件進行早期評估和檢查，從而大幅降低研發的時間和成本。

ITRI成立于1973年，是一家技術研發機構，將RecurDyn的虛擬樣機技術應用于多關節機器人的開發過程中。ITRI利用RecurDyn可以設計控制機器人運動的控制器，包括電機、軸承和減速器等各種機器人的部件。此外，通過RecurDyn的柔性體建模技術，可以快速、高效地了解機器人各種姿態下的振動特性，降低了研發成本。

▎仿真過程

?  使用 Joint, Bushing, Coupler, Beam force 等構建能快速仿真的剛體模型

   - 使用Beam force對Bolt連接部位進行建模，Beam force不僅可以快速進行仿真，還能考慮連接處的剛度系數

   -使用Coupler進行減速器的建模，同時利用Bushing 固定減速器主體從而定義其扭轉剛度

?  利用 CoLink 對控制機器人動作的控制器進行建模，并進行 RecurDyn 的剛體模型和 CoLink 的聯合仿真

? 將部分體模型柔性化變為柔性體，對主體變形引起的振動進行仿真

? 利用包含Eigen Analysis在內的Scenario Analysis，預測機器人運動過程中各種姿態下的固有振動模態

▎關鍵仿真技術

?借助逆向動力學技術(Inverse Kinematics)，來預測機器人的運動路徑

?利用ParametricModeling參數化建模功能，可以輕松地調整控制器的PID增益值

?不僅可以考慮正態模態，還可以考慮軸承連接位置處節點的約束模態(Reduced Flex)

?借助Scenario Analysis技術，可以根據機器人的運動輕松計算多種姿勢的固有振動模態

▎工具包

?  RecurDyn/Professional

?  RecurDyn/FFlex

?  RecurDyn/Linear

?  RecurDyn/CoLink

▎工程問題

?能快速驗證機器人能否執行所需動作的方法

?高效的確定適合機器人驅動的軸承、電動機和減速器規格的方法

?隨機器人姿態發生變化的振動特性難以確定

?在試生產之前難以設計控制器

▎解決方案

?借助逆向動力學預測并確認機器人的運動范圍

?通過RecurDyn模型獲得設計所需的數據，如扭矩和剛度

?利用RecurDynMFBD技術準確預測機器人的振動特性

?基于RecurDyn模型代替物理樣機設計控制器

▎結論

?利用虛擬模型快速設計控制器，無需借助物理樣機即可控制機器人的行為

?通過仿真獲得機器人運動所需的數據，包括電機功率、軸承剛度等

?減少對各種設計進行定量評估所需的時間和成本

?通過可視化分析結果(如固有振動模式的動畫)獲得設計改進方案

▎其他應用場景

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