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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法。
技术介绍
1、数字孪生技术是一种通过数据连接的方式连接物理世界和虚拟对象的概念。2020年开始,数字孪生的研究引起了从业者和研究人员的广泛关注。随着科学技术的发展,借助计算机通信技术将现实世界和虚拟世界连接起来,将物理世界的复杂系统映射到数字化环境之中,近些年随着计算机、通信技术的迅速发展使数字孪生项目的落地成为了可能。
2、目前的数字孪生技术还只是停留在可视化阶段,数字孪生模型融入数学模型和机理模型,因此数字孪生体并不能真实表达出物理世界工况下机械臂的内部真实情况。同时,使用有限元分析软件在既定轨迹下运动做瞬态动力学分析不仅需要很大的算力、需要大量的时间同时也没有与物理世界的机械臂实体完成交互。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法。数字孪生不仅要解决虚拟世界与现实世界交互的问题,同时为了同步虚拟世界和现实世界需要提高运算效率。引入机器学习搭建的数字孪生体能够真实的表达物理世界机械臂的状态,还极大的降低了计算机的运算负担,为后续的数字孪生技术落地提供了新的研究思路。
2、本专利技术所采用的技术方案有:
3、一种基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,包括如下步骤:
4、s1)绘制六自由度机械臂三维模型,将六自由度机械臂进行拆分并得到七个子部件,将每个子部件分别导入有限元分析软件中;
...【技术保护点】
1.一种基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:包括如下步骤:
2.如权利要求1所述的基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:步骤S2)中,是通过有限元分析软件Ansys对各子部件进行有限元分析,每个不同角度添加的外力均为50N。
3.如权利要求1所述的基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:步骤S2)中,将每个子部件的网格绘制并导出再进行有限元受力分析,导出的网格提取出位置节点的坐标;在有限元受力分析时,保证每个子部件在若干组不同角度的力作用下进行有限元受力分析;然后将每个子部件所有角度力的有限元分析数据导出,该数据包括:在受到每一组空间力时,子部件在受力作用下发生形变后新的网格节点坐标以及每个节点坐标对应的应力数值。
4.如权利要求1所述的基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:步骤S3)中,通过Python将每个子部件的坐标数据与受力数据分别进行去重处理,并且提取节点索引。
5.如权利要求1所述的基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:步
6.如权利要求1所述的基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:将六自由度机械臂三维模型拆分成七个部件,分别为:底座(1)、第一关节(2)、大臂(3)、小臂(4)、第二关节(5)、第三关节(6)和末端执行件(7)。
7.如权利要求6所述的基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:步骤S5)中,建立静力学模型,表达各个子部件的力传递,通过雅可比矩阵描末端执行件在各个姿态下对下一级的子部件施加力的大小和方向,每向下一级力的大小都加上当前子部件的重力大小,依次递推得到整个机械臂的受力情况。
8.如权利要求7所述的基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:步骤S5)具体为:
...【技术特征摘要】
1.一种基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:包括如下步骤:
2.如权利要求1所述的基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:步骤s2)中,是通过有限元分析软件ansys对各子部件进行有限元分析,每个不同角度添加的外力均为50n。
3.如权利要求1所述的基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:步骤s2)中,将每个子部件的网格绘制并导出再进行有限元受力分析,导出的网格提取出位置节点的坐标;在有限元受力分析时,保证每个子部件在若干组不同角度的力作用下进行有限元受力分析;然后将每个子部件所有角度力的有限元分析数据导出,该数据包括:在受到每一组空间力时,子部件在受力作用下发生形变后新的网格节点坐标以及每个节点坐标对应的应力数值。
4.如权利要求1所述的基于六自由度机械臂的数字孪生体模型的搭建方法,其特征在于:步骤s3)中,通过python将每个子部件的坐标数据与受力数据分别进行去重处理,并且提取节点索引。
5.如权...
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