機械臂設計
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-10
機械臂設計的視頻教程
基于Adams和Simulink的機械臂聯合仿真
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機械臂設計的實例教程
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。
展開 中國航天科技集團公司一院18所完成了空間機械臂的詳細方案設計及單關節的裝配調試，標志著該所已初步掌握空間機械臂設計、制造、試驗的關鍵技術。
報道稱，空間機械臂類似人手臂的功能，是先進的機電一體化高集成產品，它融合了機械、電子、控制及信息等多學科技術，通過搭載火箭，能執行空間碎片清理、在軌加注與維修等空間任務。
現在，該所已實現空間機械臂的機電一體化設計，并可進行微重力環境下的地面模擬試驗。后續，該所將針對空間機械臂的控制方法進行深入研究，使其能夠準確進行目標的捕獲。
據悉，該所此次研制的空間機械臂由一個臂展和6個關節組成 ，非常靈活，可以全方位進行目標捕獲和操作。目前，世界上很多國家都在致力于空間機械臂技術的研究。該所掌握該技術為一院拓展在軌空間技術服務等領域奠定了技術基礎。
國產空間機械臂（資料圖）
國防科技信息網9月5日也曾報道，近期，中國航天科技集團公司一院研發中心致力于“空間碎片清理技術”的研究，將推動我國實現“空間碎片”的清理。
報道稱，“空間碎片”是指由航天器、運載器進入空間產生的、繞地球軌道運行的一切無功能人造物體，包括失效衛星、火箭末級及分離物等。機構兼空間碎片協調委員會研究結果顯示，即使人類不再發射衛星，原有的空間碎片也會不斷分解，空間碎片的數量依然會不斷增加，這樣會給未來空間的可持續利用和發展帶來潛在威脅。因此，對“空間碎片”進行清理是全人類共同的責任。
目前，研發中心利用“機械臂”和“視覺導航系統”進行了仿真試驗驗證，可以實現模擬空間碎片的探測識別和捕獲，后續還將進行演示驗證試驗。
展開 ▍生成一個輕量化的機械臂
該項目的第一步是優化機械臂的幾何形狀。利用拓撲優化軟件，該團隊將零件的重量減少了40%--從 240 磅減少到 165 磅--同時仍然滿足規定負載條件的功能要求。
拓撲優化是一種仿真驅動的設計技術，該技術通常用于航空航天和汽車工程領域，優化目標通常是剛度最大化和重量最小化。nTopology 軟件中
的
的自動光順處理和模型重建功能使該團隊能夠快速、輕松地進行設計修改。
nTopology 拓撲優化過程概述
從原始設計到最終導出CAD主體
當然，工程團隊在設計階段就考慮了該零件的可制造性。最終的金屬零件用鋁鑄造時重 165 磅（或約 75 千克），其邊界尺寸為 39″ × 16″ × 16″（或 1.0 m × 0.4 m × 0.4 m）。機械臂的尺寸限制了團隊生產這個巨大零件的選擇。
按照傳統的制模方法（使用木模）會帶來一些復雜性問題。由于幾何形狀的復雜性，設計團隊
將
不得不做出許多妥協，從而降低了零件的性能。
▍優化鑄件的設計
為了展示該技術的能力，該團隊決定直接 3D 打印整個模具。通常情況下常見的生產方式是只打印模具的一部分，如模具的型芯或其他關鍵的部位。
這一決定使該團隊能夠優化模具的其他關鍵特征，如澆口、澆道和冒口的幾何形狀和位置。這些優化將使金屬鑄件具有最小的內部孔隙和較高的材料性能。
展開 在裝配組件之后，我們無需修改運行仿真的軟件，就可以操作最終實現的機械臂，這在Square One的歷史上是第一次。在早期和SolidWorks匯編模塊一起實現運動控制軟件，大大提高了設計流程的效率，我們還實現了在軟件開發設計中包含機械團隊的目標。
至于拖動航天員開展艙外活動，維護空間站和開展空間應用，更是加拿大臂2當仁不讓的責任。
此外，國際空間站上的日本希望號實驗艙也裝有兩個6自由度機械臂，主要用于在艙外暴露平臺上開展高精度的空間科學實驗，也可支持航天員的艙外維護活動和釋放微納衛星等任務。
國際空間站上的機械臂抓取龍貨運飛船
據美媒報道，美國正在推進的月球門戶站項目，加拿大將為它研制第三代機械臂——加拿大臂3。這種機械臂仍然包括大臂和機器手兩個部分，但應用了更先進的機器視覺、簡短的軟件和人工智能系統，可以在無需航天員遙控干預的情況下執行任務。
中國機械臂作用范圍廣
我國同樣為天宮空間站研制了高性能的機械臂，它是中國空間站系統的三大關鍵技術之一，也是天宮空間站建設和維護的重要裝備。
中國空間站機械臂的主要性能指標和國際先進水平相當，部分指標處于國際領先水平，能夠滿足我國建造長期有人照料空間站的發展需要。
雖然中國空間站機械臂的重量約740公斤，但采用了大負載自重比設計，負重能力高達25噸，長度約10.2米，具有7個自由度和重定位能力，能頭尾互換在空間站艙段上自主爬行。
中國天宮空間站上的機械臂轉移貨運飛船載荷
中國空間站除了核心艙配備的大臂外，在實驗艙上還有一個小型機械臂，兩個機械臂可以連接起來組合開展艙外作業，兼顧大范圍、大負荷移動和高精度移動需求。
毫不夸張地說，中國空間站機械臂雖然尺寸略小，但已經實現了加拿大臂2的大部分功能，只不過沒有航天飛機需要照料，因而設計的負荷能力比加拿大臂2要小。
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*本文投稿自汽車行業用戶范會超
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工程背景
近幾年，Simsolid 作為一款高效的仿真分析軟件，在機械結構設計領域獨樹一幟，發揮的作用也日益顯著。本文章重點和大家分享 Simsolid 在起重機副臂托架設計中的應用。汽車起重機的副臂托架是用于支撐、固定副臂的關鍵輔助部件，主要在副臂不工作（運輸或閑置）時發揮作用，其設計直接影響起重機的行駛安全性、副臂壽命及作業效率
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一、 傳統測試設備的局限與協作機械臂的破局
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大家好！歡迎認識《機械設計強度校核工具》。
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這是一款面向機械設計工程師的強度校核計算軟件
本文該系列文章將討論智能手機鏡頭模組設計的挑戰，涵蓋了從概念、設計到制造和結構變形的分析。本文是四部分系列的第二部分，介紹了在 Ansys Speos 環境中編輯光學元件以及在整合機械組件后分析系統。案例研究對象是一家全球運營制造商的智能手機鏡頭系統，該系統由五個鏡頭、一個蓋板玻璃和一個紅外濾光片組成。主要目的是用復雜的邊緣擴展這些鏡頭，以便它們可以安裝在機械支架中。
介紹
在 Ansys
帶懸掛的遙控車
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該項目的主要目標是復制真實遙控車輛的機械行為和運動。它允許在 SolidWorks
客戶背景
瑞士pinPlus公司專注于產品創新和工程領域，致力于應用結構力學和熱力學模擬。例如，pinPlus開發和設計用于骨科、創傷學和牙科的植入物和器械。日常工作中的一個挑戰是如何在減輕部件、系統和組件重量的同時，提高醫療產品的剛性。pinPlus公司的Martin Züger工程師及其團隊致力于研究如何通過模擬非線性過程，盡可能精確地預測這些部件、系統和組件的結構。
專家們使用現代材料
Ansys拓展與Concepts NREC的合作關系，通過CFD分析軟件與葉片設計軟件的集成，實現端到端工作流程，并加快產品上市進程
主要亮點
雙方現在可以在Concepts NREC的AxCent? 3D葉輪機械組件設計中運行面向葉輪機械應用的Ansys CFX?計算流體力學軟件
該合作使設計人員能夠以更高的預測準確性快速評估機器性能，從而縮短設計周期，并提高壓縮機、渦輪機、
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?？怂箍倒I軟件事業群設計與工程華東區總監何佩月談到，希望通過本次交流會和研討會的深入交流
