Simscape Multibody

Modele y simule sistemas mecánicos multicuerpo

 

Simscape Multibody™ (anteriormente SimMechanics™) proporciona un entorno de simulación multicuerpo para sistemas mecánicos 3D, como robots, suspensiones de vehículos, maquinaria de construcción y trenes de aterrizaje de aeronaves. Puede modelar sistemas multicuerpo utilizando bloques que representan cuerpos, articulaciones, restricciones, elementos de fuerza y sensores. Simscape Multibody formula y resuelve las ecuaciones de movimiento de todo el sistema mecánico. Puede importar a su modelo montajes CAD completos, incluidas todas las masas, inercias, articulaciones, restricciones y geometría 3D. Una animación 3D generada automáticamente permite visualizar la dinámica del sistema.

Simscape Multibody lo ayuda a desarrollar sistemas de control y a probar el rendimiento a nivel de sistema. Puede parametrizar sus modelos utilizando variables y expresiones de MATLAB®, así como diseñar sistemas de control para su sistema multicuerpo en Simulink®. Es posible integrar los sistemas eléctricos, hidráulicos, neumáticos y otros tipos de sistemas físicos en su modelo mediante los componentes de la familia de productos Simscape™. Para desplegar sus modelos en otros entornos de simulación, como sistemas de tipo hardware-in-the-loop (HIL), Simscape Multibody soporta la generación de código C.

Cómo empezar:

Simulación de mecanismos 3D personalizados

Cree modelos multicuerpo de cualquier mecanismo 3D.

Piezas 3D rígidas y flexibles

Defina piezas rígidas y flexibles utilizando geometría 3D parametrizada o datos CAD. Cree perfiles 2D en MATLAB y extrúyalos a lo largo de una línea o gírelos sobre un eje. Especifique las propiedades de los materiales o impórtelas desde software de elementos finitos.

Articulaciones y restricciones

Conecte las piezas por medio de articulaciones para definir los grados de libertad. Incluya en su diseño engranajes de cremallera y piñón, engranajes cónicos y poleas conectadas por cables. Modele montañas rusas, transportadores lineales y sistemas similares con comportamientos cinemáticos personalizados.

Fuerzas de contacto

Modele colisiones y fuerzas de fricción entre piezas 3D. Añada fuerzas aerodinámicas e hidrodinámicas personalizadas. Incluya las fuerzas gravitacionales en los sistemas espaciales.

Las fuerzas de contacto entre los pies del robot y el suelo incluyen fuerzas de colisión y de fricción.

Integración de sistemas electrónicos, hidráulicos y neumáticos

Modele todo su sistema multidominio en un solo entorno con la familia de productos Simscape.

Inclusión de sistemas de accionamiento

Conecte sistemas electrónicos, hidráulicos, neumáticos y de otros tipos directamente a su modelo mecánico 3D. Evalúe la tecnología de actuadores para su aplicación y determine el tamaño y la potencia necesarios para satisfacer los requisitos de rendimiento.

Diseño de algoritmos de control

Utilice técnicas avanzadas de linealización y ajuste automático de control para implementar estrategias de control complejas. Identifique rápidamente las ganancias de los controladores que logran los objetivos de robustez y tiempo de respuesta. Pruebe las implementaciones de software para evaluar el rendimiento del sistema.

Sistema de control para un alerón que sigue el ángulo indicado.

Unión de los equipos de diseño

Permita que los programadores de software y los diseñadores de hardware colaboren de manera temprana en el proceso de diseño con una especificación ejecutable de todo el sistema. Utilice la simulación para explorar todo el espacio de diseño.

Lógica de control que coordina un brazo robótico y dos cintas transportadoras para transportar y reorientar los paquetes.

Creación de modelos totalmente parametrizados con MATLAB

Explore rápidamente su espacio de diseño y ajuste los requisitos para reducir sus ciclos de desarrollo.

Exploración rápida de espacios de diseño

Modifique automáticamente los parámetros de diseño como la longitud, el radio, la masa y la tensión. Realice pruebas rápidas en paralelo para identificar las partes viables del espacio de diseño y centrar sus iniciativas de desarrollo.

Los algoritmos de optimización ajustan las longitudes de los enlaces hasta que la punta siga la trayectoria deseada.

Ajuste de requisitos

Utilice modelos abstractos con parámetros básicos para probar los diseños al principio del proceso de desarrollo. Calcule las cantidades desconocidas para crear una especificación detallada. Utilice la simulación dinámica para completar los diseños mecánicos con menos iteraciones.

Antes de realizar el diseño detallado en CAD, se perfecciona un diseño abstracto.

Aumento de la reutilización de modelos

Desarrolle una librería de modelos que indique los parámetros clave a los usuarios de los modelos. Reutilice modelos genéricos de actuadores en numerosos diseños de productos específicos con solo variar los parámetros. Aumente la eficiencia empresarial con un conjunto básico de modelos de simulación que abarque diversas líneas de productos.

Un actuador hidráulico genérico parametrizado para modelar tres actuadores específicos.

Importación desde software CAD

Convierta automáticamente los diseños CAD para crear un gemelo digital de su sistema.

Importación de conjuntos con articulaciones

Los montajes CAD completos, incluidas todas las piezas con masa, inercia y color, junto con las conexiones de articulaciones y restricciones, se convierten automáticamente en un modelo de Simscape. Las actualizaciones de las piezas CAD existentes se pueden combinar en el modelo de Simscape.

Opciones para reutilizar piezas y montajes CAD en Simscape.

Lectura de datos CAD nativos

Defina las piezas haciendo referencia directa a archivos de CATIA®, Creo™, Inventor®, NX™, Solid Edge®, SolidWorks® y Parasolid®. Las piezas también se pueden especificar haciendo referencia a los formatos de archivo para el modelado 3D, como STEP®, STL, SAT o JT.

 

Haga referencia directamente a los archivos CAD para utilizar piezas individuales en un modelo de Simscape.

Edición en 3D

Defina y ajuste los marcos de las piezas mediante una interfaz 3D. Seleccione gráficamente vértices, bordes, superficies o volúmenes para definir la ubicación y la orientación de marcos que se pueden utilizar para detección, conexiones de articulaciones y aplicación de fuerzas.

Añada puntos de conexión a las piezas utilizando la interfaz 3D en Simscape Multibody.

Tolerancia a fallos

Minimice las pérdidas, el tiempo de inactividad de los equipos y los costes mediante la validación de los diseños en condiciones de fallo.

Creación de diseños robustos

Especifique criterios de fallo para los componentes, tales como condiciones basadas en tiempo, carga o temperatura. Modele el comportamiento degradado de los componentes, como dientes de engranaje desgastados o mayor fricción de los cojinetes. Configure los modelos automáticamente para validar de manera eficiente los diseños con respecto a las condiciones de fallo.

Una conexión entre dos piezas se rompe cuando la fuerza excede el límite superior de la articulación.

Mantenimiento predictivo

Genere datos para entrenar algoritmos de mantenimiento predictivo. Valide los algoritmos mediante pruebas virtuales en escenarios habituales e infrecuentes. Reduzca el tiempo de inactividad y el coste de los equipos garantizando que el mantenimiento se realice con la frecuencia correcta.

Un modelo de bomba alternativa triple con fugas, bloqueos y fallos de cojinetes utilizado para desarrollar un clasificador multiclase que detecta varias combinaciones de fallos.

Minimización de pérdidas

Calcule la energía disipada por los componentes mecánicos. Compruebe que los componentes funcionen dentro de su área de funcionamiento segura. Simule eventos específicos y conjuntos de escenarios de pruebas y procese los resultados posteriormente en MATLAB.

Engranaje helicoidal con fricción de dientes y pérdidas de potencia en los rodamientos.

Animación de mecanismos y análisis de los resultados

Analice el comportamiento de sus mecanismos mediante animaciones 3D de los resultados de la simulación.

Animación de resultados de simulación

Analice su sistema mediante una visualización 3D generada automáticamente de su modelo y una animación de los resultados de la simulación. Vea la animación desde varios ángulos simultáneamente y exporte un archivo de vídeo.

Exploración de mecanismos en 3D

Explore su mecanismo en una interfaz 3D y navegue hasta la vista esquemática para verificar la estructura del modelo y examinar los resultados representados. Defina puntos de vista estáticos o en movimiento para ver los resultados de la simulación desde un marco de referencia personalizado.

Exploración del comportamiento del mecanismo, la definición del montaje y los resultados de la simulación.

Cálculo de las cargas requeridas

Realice diferentes tipos de análisis, como dinámica de avance, dinámica inversa, cinemática de avance y cinemática inversa. Calcule la fuerza o el par motor necesarios para producir el movimiento requerido, incluso si los grados de libertad de actuación y movimiento no coinciden.

Despliegue de modelos

Utilice modelos en todo el proceso de desarrollo, incluidas las pruebas de los controladores embebidos.

Pruebas sin prototipos de hardware

Convierta su modelo de Simscape Multibody a código C para probar algoritmos de control embebidos mediante pruebas hardware-in-the-loop en dSPACE®, Speedgoat, OPAL-RT y otros sistemas en tiempo real. Realice la puesta en servicio virtual mediante la configuración de pruebas con un gemelo digital de su sistema de producción.

Aceleración de la optimización con simulaciones paralelas

Convierta su modelo de Simscape Multibody en código C para acelerar las simulaciones. Ejecute pruebas en paralelo desplegando las simulaciones en varios núcleos de un único equipo, en varios equipos de un cluster de cálculo o en la nube.

Optimización de la trayectoria de robot para un consumo mínimo de energía mediante el cálculo paralelo.

Colaboración con otros equipos

Ajuste y simule modelos que incluyan componentes y capacidades avanzados de toda la familia de productos Simscape sin adquirir una licencia para cada producto complementario de Simscape. Comparta modelos protegidos con equipos externos para evitar exponer su propiedad intelectual.

Los modelos de Simscape Multibody se pueden compartir con personas que no han adquirido Simscape Multibody.

MATLAB y Simulink

Optimice los diseños con más rapidez automatizando las tareas realizadas en el modelo del sistema al completo.

Automatización de cualquier tarea con MATLAB

Utilice MATLAB para automatizar tareas de todo tipo, como montaje de modelos, parametrización, pruebas, adquisición de datos y posprocesamiento. Cree apps para las tareas habituales para aumentar la eficiencia de todo su equipo de ingeniería.

Modelo de péndulo en Simscape Multibody construido mediante comandos de MATLAB.

Optimización de diseños de sistemas

Utilice Simulink para integrar los algoritmos de control, el diseño de hardware y el procesamiento de señales en un único entorno. Aplique algoritmos de optimización para identificar el mejor diseño global para su sistema.

Reducción de los ciclos de desarrollo

Reduzca el número de iteraciones de diseño mediante herramientas de verificación y validación para garantizar que los requisitos sean completos y coherentes. Garantice que se cumplen los requisitos a nivel de sistema mediante su verificación continua durante todo el ciclo de desarrollo.

Modelo de bloque y aparejo con una restricción de cable en Simscape Multibody.

Funcionalidades más recientes

Boque Solid flexible de orden reducido

Modele la deformación en cuerpos de distintas geometrías.

Fuerzas de contacto

Modele el contacto forzado entre cuerpos durante la simulación.

Objetos KinematicsSolver

Guarde y cargue objetos KinematicsSolver en archivos MAT.

Bloque Inertia Sensor

Mida las propiedades de inercia de un grupo de elementos de cuerpo conectados de forma rígida o de todo un mecanismo.

Soporte para límites de articulaciones de smimport

Importe límites de uniones de modelos URDF y RigidBodyTree.

Condiciones iniciales de polea

Especifique el ángulo de contacto inicial mínimo de una cuerda alrededor de una polea.

Consulte las notas de la versión para obtener detalles sobre estas funcionalidades y las funciones correspondientes.

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