文档介绍：虚拟样机技术
于建飞
15721749
导师:蔡明仪
虚拟样机概念
虚拟样机技术(Virtual Prototyping,VP)是上世纪80年代兴起的一种现代设计方法和手段,是CAX/DFX(面向产品全生命周期的设计技术)、建模/仿真、虚拟现实等技术相互结合的产物。其基本思想是在物理样机实现之前,通过在虚拟样机上的全面仿真,对产品功能、性能、外观等进行预测、评估和优化,以达到提高产品质量、降低开发成本、缩短开发周期的目的。
虚拟样机技术产生的背景
在传统的产品设计与制造过程中,首先是概念设计和方案论证,然后进行产品设计。在设计完成后,通常要制造样机进行试验,有时这些试验甚至是破坏性的。若试验发现设计缺陷时,又要回头修改设计并再用样机验证。只有通过周而复始的设计、制造样机、试验设计过程,产品才能达到要求的性能。
基于物理样机的设计、制造及验证过程不仅需要冗长的研制周期,而且严重地制约了产品质量的提高、成本的降低以及对市场的占有。为了克服传统机械设计制造过程的弊端,缩短设计制造周期,降低成本,一种新的技术应运而生,这就是虚拟样机技术。
虚拟设计与传统设计
传统设计:
设计对象:物理样机
设计环境:真实环境,以图纸上的线条、线框表述设计对象
特点:步骤清晰、责任明确,但反复的过程中消耗较大的人力物力和时间
虚拟设计:
设计对象:虚拟样机
设计环境:虚拟环境,在计算机上方便进行交互、实时、可视化的修改,并能马上看到结果。
特点:并行工程,协同工作、异地设计、资源共享、优势互补,缩短周期
虚拟样机技术的内容
数字化物理样机(DMU)-装配过程
型态特性
装配特性
功能虚拟样机(FVP:Functional Virtual Prototyping)-分析过程
功能
操作性能
虚拟工厂仿真(VFS:Virtual Factory Simulation)-制造过程
制造性能
ADAMS虚拟样机软件
ADAMS 全称 Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,它是世界上应用最广泛且最具有权威性的机械系统动力学仿真分析软件。
创建完全参数化的机械系统几何模型
在几何模型上施加力/力矩和运动激励
执行与实际状况十分接近的运动仿真测试,所得的测试结果就是机械系统工作过程的实际运动情况
ADAMS的功能特点
建立机械系统三维参数化模型
强大的力学分析功能
数值分析技术和强有力的求解器
具有组装、分析和动态显示过程变化的能力
强大的函数库和运动发生器
输出位移、速度、加速度和反作用力,仿真结果显示为动画和曲线图形
预测机械系统
同CAD、有限元和控制设计软件之间的双向通讯
基于Adams动态仿真的康复机器人虚拟样机设计
一、并联机器人简介
1、Steward Platform(斯图尔特平台)
1965年,英国的高级工程师Steward了解决飞行员训练问题,构思了一种具有六个分支的六自由度并联机构,提出基于该机构建造飞行训练模拟器。后来,人们常把具有六个分支的六自由度并联机构称为Stewar(斯图尔)平台或Stewart机构。