機器人仿真的案例
機器人行業工程仿真分析解決方案
工程仿真技術是機器人研究領域中的一個重要部分。隨著機器人研究的不斷深入和機器人領域的不斷發展，機器人仿真系統作為機器人設計和研究過程中安全可靠、靈活方便的工具，發揮著越來越重要的作用。通過仿真試驗來研究機器人的各種性能和特點，已經是機器人理論研究必備方法之一。同時，仿真試驗結果也為制造機器人提供了有效的參考依據。
目前國內對機器人仿真的研究基本上還處于探索階段，大部分研究都依附于已有的軟件而進行的二次開發。優飛迪依托國際領先的工程仿真軟件以及強大的技術服務能力與豐富的機器人行業服務經驗，基于“仿真驅動設計”的新研發模式，針對各種仿真需求，創造性的提出機器人行業仿真設計解決方案，以解決目前機器人行業存在的三大痛點問題：
找不到適合本企業和工程師團隊的工程仿真軟件、仿真精度難以滿足本企業的需求、求解速度難以滿足本企業的需求。
一 行業概述
機器人行業涉及的研發問題眾多，從物理學的角度來講，機器人研發涉及的學科領域如下圖所示：
通過仿真可以在設計前期發現產品問題，并提供改進方向。整體來說，機器人行業的主要CAE問題包括：
1、結構強度、剛度分析
結構強度、剛度是機器人產品的基本要求。分析內容包括：
零部件和整機產品的強度、剛度
部件和整機裝配連接分析（螺栓連接和預緊、裝配應力，接觸應力）
2、結構動特性分析
結構動特性是影響工業機器人產品性能的一個重要指標。工作條件下工作頻率是否遠離
系統的固有頻率，是否發生共振。
展開 Adams管路機器人仿真
Adams管路機器人仿真
本文通過Adams完成管路機器人建模及仿真，使其可以沿不同管徑的管路運動前進，從而實現管路的檢查及清理。
1.模型的建立
管路機器人主要是根據管路管徑的變化，調整支腿的姿態，使支腿時刻緊貼管內壁，然后實現前移。管理機器人的具體結構如下：
如上圖，機器人主要由前后各三個支腿組成，支腿邊緣各有一個驅動輪，同時為了使支腿實現運動以適應管壁，在支腿側邊添加可伸縮斜支撐。
Adams管路機器人仿真
Adams管路機器人仿真
本文通過Adams完成管路機器人建模及仿真，使其可以沿不同管徑的管路運動前進，從而實現管路的檢查及清理。
1.模型的建立
管路機器人主要是根據管路管徑的變化，調整支腿的姿態，使支腿時刻緊貼管內壁，然后實現前移。管理機器人的具體結構如下：
如上圖，機器人主要由前后各三個支腿組成，支腿邊緣各有一個驅動輪，同時為了使支腿實現運動以適應管壁，在支腿側邊添加可伸縮斜支撐。
干貨視頻 | ANSYS Mechanical產品介紹及機器人應用案例分享
視頻介紹
主要梳理自動化設備行業仿真需求點和機器人產品設計過程中的難點痛點問題；介紹基于ANSYS仿真軟件的機器人結構仿真解決方案；簡要的ANSYS Mechanical產品功能特點；分享機器人結構仿真應用案例，包括靜態剛強度計算、運動過程模擬、剛柔耦合動強度計算和模態振動計算。
通過視頻，工程師們可大致了解ANSYS結構產品功能；ANSYS在自動化設備行業的成功解決方案；并對機器人剛強度、運動過程和諧響應振動分析流程更加清晰。
視頻內容
● 自動化設備之機器人仿真解決方案；
● ANSYS mechanical產品功能簡要介紹；
● ANSYS機器人結構仿真應用案例分享；
● 總結與答疑。
展開 
什么是機器人離線編程？ 衡祖仿真
一、什么是機器人離線編程？
機器人離線編程是自動化生產的重要一環。離線編程指，在建立了機器人的三維模擬場景后，經由軟件仿真計算，生成控制機器人運動軌跡，進而生成機器人的控制指令。工程師可以由此來控制物理環境中的機器人。
與普通機器人示教編程不同，在離線編程過程中，機器人等生產設備無需離開生產線，生產不必中斷。在電腦中導入CAD數據后，程序員可以通過離線編程軟件對機器人的焊槍角度，手臂配置、進給/速度、功率、運動軌跡等進行多方位設置，創建、優化并驗證焊接計劃。編程完成后，實際加工流程將由自動化系統執行。同時，執行效果的監控也是全自動的。借助離線編程，焊接周期將明顯縮短，并且焊接結果質量也將顯著提高。
Delfoi Robotics 是集數字化工廠仿真和離線編程為一體的現代化智能工廠軟件，適用于工業機器人所有應用場景，采用機器人仿真與離線技術，為用戶提供針對性解決方案以滿足每家公司苛刻的工藝要求。
Defoi離線編程：兼容焊接、切割、噴涂、點焊、拋光等工業機器人工藝應用，支持多品牌機器人離線編程和程序導入導出功能，實現真正意義上的離線編程。
二、離線編程的步驟是什么？
1、在虛擬環境中創建加工場景，將現實中的生產線還原到軟件中；
2、設置加工工藝（如焊接、激光切割等）；
3、編排機器人運動路徑，在軟件中完成仿真；
4、對不同品牌的機器人生成相應的控制指令，完成機器人編程。
Delfoi Robotics各版本功能明細：
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視頻介紹
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● ANSYS mechanical產品功能簡要介紹；
● ANSYS機器人結構仿真應用案例分享；
● 總結與答疑。
展開 RecurDyn 成功案例：基于人體建模的可穿戴機器人設計與仿真
圖1 可穿戴機器人
研究產品: 穿戴機器人 (Wearble Robot)
仿真目的: 構建人體和可穿戴機器人的動態模型，以驗證設計產品的耐受性，并驗證控制模型
事實上，構建人體動力學模型來設計人體穿戴機器人的動態模型至關重要。此外，人體模型和可穿戴機器人配對后，根據人的行為預測機器人執行器所需的扭矩，并預測各關節的ROM（運動范圍），檢查機器人是否可以在各種情況下實現所有必要的姿勢。最后，通過控制執行器模型和動力學模型的耦合仿真確認了控制器的性能。
展開 RecurDyn機器人仿真應用及核心技術路線詳解
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</figure>
</figure><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><strong>基于RecurDyn的正運動學求解</strong></p><p>正運動學（Forward Kinematics，FK） 是機器人學中的基礎問題，與逆運動學相反。正運動學的目標是：利用逆運動學得到的關節角度作為輸入，進一步計算機器人各關節運動所需的力。</p><p><strong>【建模流程及原理】</strong></p><p><strong>Step1 抓取動作模擬（OnOff Joint）</strong>：通過創建開關副（OnOff Joint），定義機器人工作過程中的離散動作（如抓取、放置），并設定其觸發條件，例如：當仿真時間未達到設定值時，機械手與物體無約束；達到時間后，自動鎖定兩者之間的6個自由度，實現“抓取”動作。</p><p><strong>Step2 向運動副施加驅動運動</strong>：將逆運動學計算得到的關節角度曲線，通過Expression定義Motion，直接施加到機器人的各個關節上，驅動機器人按預定軌跡執行動作。</p><p><strong>Step3 關節的扭矩與功率分析</strong>：運行仿真，通過各關節的實時扭矩計算電機功率（通過將扭矩乘以轉速(RPM) 來計算電機功率），通過可視化曲線評估電機性能與能耗分布，為系統選型與優化提供數據支持。
展開 從"流浪地球"到ChatGPT，頂流機器人設計需要哪些仿真技術？
機器人一直是科幻類影視作品里的常客。遠有《星球大戰》系列中的R2-D2、足球上長腦袋的BB-8，近有《流浪地球2》里面的“軍犬”笨笨，以及“你動它就動“的門框機器人。不一定類人的外觀、能夠自主活動的關節，配上一定的人工智能控制算法，大概就是人們幻想中未來機器人的樣子。
在現實生活中，機器人不是什么未來技術。它已經廣泛應用于工業、服務業、教育娛樂和軍事等行業中幾十年，并且隨著相關技術的進步在不斷迭代。應該說，機器人是綜合了當代機械、電子、控制等許多學科知識的一類集大成的產品。隨著人工智能的蓬勃發展，這個領域也正在變得更加”性感“。
當然，作為一種機械設備，它也離不開機械設計和仿真。在各類機器人的設計流程中，都需要用到哪些仿真相關技術呢？
——先讓我們來看看神奇的chatGPT怎么說：
1、在機器人仿真設計過程中，有哪些重點技術？
2、在機器人的設計流程中，要用到哪些仿真技術
在這里，”仿真“一詞并不僅僅指對三維模型的力學、熱學等有限元仿真，也包含更廣義的，電路仿真、控制系統的仿真等等。
以多體動力學分析為例。機器人一般都包含多個可動的關節。為了讓機器人的工作表現達到預期目標，在設計階段就需要建立機器人的多體動力學數字樣機，來評估機器人的動力學、運動學特性。對于機器人整體，可以評估不同的控制策略；對于關鍵的承力部件，可以結合有限元仿真軟件完成剛-柔耦合分析。甚至還可以做一些拓撲優化，讓機器手臂的樣子更具未來感。
展開 MSC 軟件贊助 6 月 1-3 日在丹麥舉辦的RoboBusiness 機器人技術大會
利用仿真軟件與服務來幫助產品制造商改進其工程方式的全球領先公司 MSC 軟件，成為 RoboBusiness Europe 大會的榮譽贊助商。該大會堪稱國際性機器人技術盛會，頂尖的解決方案提供商、最終用戶以及新的業務合作伙伴濟濟一堂，共同加快這一行業的成長。
此次大會于 6 月 1—3 日在丹麥歐登塞的歐登塞會議中心舉辦。MSC 軟件與機器人領域的創新核心企業 RoboValley 一同在展示區現身。MSC 展示了機器人仿真實例，通過這些仿真可在早期設計階段對機器人部件和系統的性能、速度及控制邏輯進行分析，使工程師能夠更好地決策。此外還展示了面向講授機器人課程的教授的各種軟件包、免費的學生版以及面向研究人員的軟件。
所展示的主題包括：
通過工程仿真設計高性能機器人
依托仿真/計算機輔助工程技能培養未來的機器人工程師
MSC 軟件負責人表示：“隨著全球各個應用領域的機器人創新技術的迅猛發展，在以更快的速度、更低的成本設計高性能機器人時，工程仿真所起到的作用日趨重要。我們的使命是為所有的相關方（無論是機器人制造者、研究人員，還是教授、學生）提供適當的仿真技術和最佳實踐。我們很樂于參加 RoboBusiness Europe 大會，并愿為培養未來的機器人仿真工程師而不懈努力。”
展開 設計仿真 | AI+仿真雙驅動！海克斯康領跑人形機器人研發
在當今科技飛速發展的時代，曾經只存在于科幻作品中的人形機器人正加速走進現實。海克斯康工業仿真軟件憑借其卓越的技術實力和豐富的行業經驗，正成為人形機器人研發領域不可或缺的助力。
人形機器人
邁向未來的智能新伙伴
人形機器人作為人工智能與機械工程的結晶，正迎來前所未有的發展機遇。隨著大語言模型的突破性進展，人形機器人的智能化程度顯著提高，其在工業生產、家庭服務、醫療護理、教育輔助等領域的應用前景廣闊。然而，人形機器人的研發面臨著諸多挑戰，如復雜的機械結構設計、高效的生物能量利用、人機共存的安全性等。海克斯康工業仿真軟件以其全面的動力學模型、結構設計優化、控制系統開發等功能，為解決這些挑戰提供了強大的技術支持。
技術傳承與創新
海克斯康工業仿真軟件
海克斯康工業仿真軟件始于1963年。多年來，海克斯康不斷拓展其技術邊界，構建了涵蓋多體動力學、結構NVH、非線性有限元、流固耦合、復合材料、聲學與噪聲等多個領域的仿真解決方案。旗下的Adams軟件作為虛擬樣機技術的杰出代表，提供了專業的多體動力學仿真技術，能夠幫助研發人員在無樣機階段對人形機器人的機械性能進行優化設計，快速實現控制策略檢測和模型迭代。
全方面解決方案
覆蓋人形機器人研發全流程
海克斯康工業仿真軟件為人形機器人研發提供了從概念設計到性能驗證的全流程解決方案。海克斯康工業軟件在人形機器人的主要應用點如下：
01
運動學、動力學仿真及載荷計算
Adams軟件能夠對人形機器人進行精確的運動學仿真，包括關節運動、步態規劃及平衡控制仿真等。通過建立人形機器人的多體動力學模型，研發人員可以詳細分析各關節的運動軌跡、速度和加速度，優化機器人的行走步態和動作流程，確保其運動的平穩性和靈活性。
展開 
基于MATLABPSimulink 的機器人運動學仿真
摘要 利用MATLABPSimulink 仿真軟件對機器人的運動學仿真進行研究,提出基于機構仿真工具SimMechanics 的運動學
仿真和基于MATLAB 函數的運動學仿真,并以平面兩關節機器人為例比較了各自的特點。這兩種仿真方法對于復雜多
關節機器人也同樣適用。
基于MATLABSimulink的機器人運動學仿真.pdf
SAMCEF在柔性并聯機器人中的應用
samcef是世界上知名的有限元分析軟件，尤其擅長非線性多柔體機構的仿真，附件中列舉了幾篇samcef在柔性并聯機器人仿真中的應用。
基于虛擬樣機技術的柔性并聯機器人建模與仿真.pdf
柔性并聯機器人運動學與動力學約束及系統方程.pdf
小米發布仿生四足機器人“鐵蛋”！解讀背后的建模和仿真技術
為獲得更好的運動效果，可采用五次多項式軌跡進行足端軌跡規劃，并在機器人行走前對 4 條腿的初始位置進行調整，使得在行走過程中，重心相對于支撐腳連線的運動盡量保證前后對稱，提高行走過程中機身穩定。
最后，根據仿真結果對設計方案進行優化，提高機器人結構的合理性。
理論就說到這了，如果想親自體驗一番的話，可以掃碼領取北鯤云2000核時免費體驗券在北鯤云超算平臺進行仿真模擬計算。
北鯤云一站式云超算平臺集成了Adams、ANSYS Workbench、Gaussian、GROMACS等多款設計與仿真軟件，解決軟件安裝繁瑣等困擾；基于公有云模式可提供近無限的算力資源，并支持前后處理可視化、仿真并行化、應用交互化等功能，可滿足您對機器人模擬及仿真計算的需求。
展開 六軸碼垛機器人admas正逆運動學仿真 ￥48
基座自由度、大臂擺動自由度、小臂擺動自由度、腕部Y軸擺動自由度、腕部Z軸擺動自由度及其腕部末端X軸旋轉自由度
其導入過程為：
（1） 機器人三維模型總體有6個部分。打開機器人的SolidWork三維模型，依次另存為6個“Parasolid(x_t)”類型的文件。
（2） 打開ADAMS/View，將保存好的“Parasolid(x_t)”類型的文件依次導入，如圖5-11所示為“部件”打開，其目的是保證每個部件內的零件都相對固定為一個整體。
導入后的ADAMS模型如圖5-12。
圖5-11 導入ADAMS的部件選擇
圖5-12 導入ADAMS的樣機模型
5.4 機器人運動學仿真
5.4.1 軌跡規劃
軌跡規劃即為求解機器人運動學逆解的過程。將機器人模型導入ADAMS后，首先是為機器人添加材料，本機器人結構為鋁合金。添加轉動副，各個轉動副從基座到手腕末端依次命名為JOINT_1、JOINT_2、JOINT_3、JOINT_4、JOINT_5和JOINT_6，在基座與大地（ground）間添加固定副。仿真模型如圖5-13所示。
在本機器人的手腕末端添加一般點驅動，如圖，定義末端軌跡為一條在XY平面的螺旋線。
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