案例分享-双履带城市侦察机器人的性能虚拟验证

侦察机器人必须能够在各种驾驶条件下执行任务，在城市环境执行任务时可能会遇到机动性的极端挑战，比如攀爬楼梯。由主履带与子履带共同构成的双履带机器人，在上楼梯时子履带系统平放，能提供更长的接触长度，着陆平地后子履带系统向上旋转，可缩短机器人所需的间距，且便于机器人整体旋转。一个评估各类机器人车辆对城市任务适用性的军事研究小组，在概念阶段通过仿真手段来预测机器人车辆的可能行为，然而建立复杂的履带多体模型并运行仿真并非易事，RecurDyn独特的履带工具包所提供的履带组件库和组装过程自动化，为双履带城市侦察机器人爬楼梯性能的有效验证带来了极大的便利。

Customer Challenges面临的挑战

• 在早期阶段快速验证机器人的新概念，以确定是否可完成预期任务。

• 大量的履带链节加大了履带仿真建模过程的装配难度。

• 梯级与履带链节之间存在复杂的接触关系。

• 需仿真原地转弯和攀爬等复杂运动工况。

• 需解决机器人驱动电机的选型困难。

Solutions解决方案

• 建立准确的履带系统虚拟模型进行不同驾驶场景仿真。

• 采用履带系统专用的快速自动接触检测算法。

• 定量评估机器人的驱动扭矩。

Process流程

①    快速建模立复杂履带系统的精确模型。

②    设定履带链节与楼梯之间的接触参数。

③    简单直观地定义控制零件的运动。

④    计算驱动和爬楼梯所需的扭矩，以确定适当的电机型号。

Key Technologies for Analysis关键技术

-   采用履带建模专用界面，便于快速建立多个履带链节组成的履带系统模型。

-   采用自动检测履带和楼梯接触的快速接触算法。

-   借助易用的函数表达式对复杂运动进行数学建模。

Outcomes效果

-   在设计早期通过虚拟仿真对新设计进行了验证。

-   确定驱动和爬楼梯任务所需的电机功率及能耗。

-   定义了机器人的操作极限。

-   仿真结果为潜在的设计改进提供了指导。