今天的嘉宾帖子来自转向Alakshendra。Veer将分享一个Simscape - Simulink建模和控制工金宝app作流程的气动执行器投掷一个球的目标。

- - - - - - - - - - - -

过去几年，我一直在跟踪RoboCon非常密切。幸运的是，今年我有机会在2018年全国机器人大赛RoboCon上观看了真人表演。和往年一样，今年的主题也有了对象和目标。学生们想出了新的创新设计来完成任务，大多数团队使用气动执行器将球扔向目标。然而，如何选择合适的气动元件和设计抛掷机构是一个挑战。此外，直接控制物体的轨迹是不可能的，因为一旦它在空中，就没有执行器来指导物体的投射运动到目标。因此，在学生的激励下，为了回答一些潜在的问题，我们想建立一个模拟环境，帮助学生完成任务。

找到此处描述的所有模型《MATLAB中央文件交换》气动机器人执行器建模”。此外，我们还制作了教学视频，链接在文章的末尾。

投掷机制实现使用Simscape多体

我们回到我们的工作场所，就像一个本科RoboCon参与者一样，我们首先在一张纸上画了一个简单的投掷机构。接下来，完成整个设计Simscape多体为三维机械系统提供了一个多体仿真环境。

构建好之后，我们在模拟环境中尝试了一些很酷的东西:

• 调整尺寸:我们通过改变设计尺寸尝试了多次模拟。例如，增加盒子内球的密度，证明盒子的下表面无法承受球的载荷。

• 想象我们的想象力:我们在模拟环境中发挥了所有的想象力。例如，如果正弦信号作为移动关节的运动输入会发生什么?

• 结合动力学:Simscape Multibody允许您了解系统的动态。人们可以改变内部力学，输入运动，输入扭矩或输入力来了解系统的运行情况。例如，如果转动关节的阻尼系数为0会发生什么?

• 参考输入信号:由于有多次失败的自由，我们尝试了无数次模拟，把球扔进黄色的盒子里。在多次失败后，我们终于找到了几个活塞运动的输入信号，使球落在黄色框中。

现在，下一个问题是直接向活塞提供所需的输入信号的可能性。当然不!我们不能这样做，因为活塞的运动是由双作用驱动器两侧的压力差产生的。因此，有必要建立并模拟一个能够提供压差信息的模型。

采用Simscape实现气动驱动电路

我们回到了我们在2018年全国机器人竞赛RoboCon期间做的手写笔记，我们画了一个基本的气动原理图，包括一个塑料瓶、供应管道、一个方向控制阀(DCV)和一个双作用执行器。在不做任何更改的情况下，我们简单地将完整的原理图从一张纸复制到Simscape使用物理块和模拟给了我们一些有趣的信息:

• 线轴运动:当DCV的阀芯移动时，附着在活塞上的负载的运动有一个延迟。这是因为流体需要一定的时间才能在双作用致动器两侧形成压力差。

• 瓶压力:当活塞开始运动时，塑料瓶中的压力下降。

• DCV大小:直流管的尺寸对于决定气动系统中的气流方向和压力发展非常重要。即使是阀门直径的微小变化也会带来管道压力的剧烈变化。

PID控制器的实现

一旦Simscape模型准备好了，我们就将其与构建的投掷机制模型连接起来，如下图所示:

请注意，线性接口块可在Simscape多体多物理库。

然而，当我们运行仿真时，我们意识到要找到能将球扔进目标的DCV的阀芯运动所需的量并不是一件容易的任务，因为活塞运动不随DCV的阀芯运动线性变化。这是一个动画，显示30%的线轴运动，链接是无法扔球。

因此，我们使用PID控制器，其目标是跟踪参考活塞位置，并找到适当的DCV的阀芯位置。

注:参考活塞位置为抛掷机构模型得到的信号。

这是我们用PID控制器进行模拟后得到的结果。

从动画和结果来看，很明显控制器成功地跟踪了参考轨迹，因此球成功地落在了黄色框中。

下一个什么?

我们有一个三部分的视频系列建模气动机器人执行器，在那里你可以找到应用方法的详细解释。

• 气动机器人执行器建模-第1部分
• 气动机器人执行器建模-第2部分
• 气动机器人执行器建模-第3部分

你可以找到本视频中使用的范例模型MATLAB中央文件交换。

请随时下载模型，试着把球扔进目标，并在下方发表您的评论或问题。