将Onshape中的机械设计与Simscape中的动态仿真相结合意味着集成系统的虚拟测试现在仅限于您的想象力。机电一体化系统无处不在。你现在可能口袋里或包里至少有一个！机器人、电话甚至汽车都被认为是机电一体化系统。它们是机械、电气、热工和软件系统的混合体，它们被整合成各种设备，使我们的生活更轻松。过去，各个部分都是在不同的工具中单独开发的，工程师们会交叉手指，希望最终能一起工作。但希望并不是最好的依靠。希望导致重新设计后的重新设计，损坏的零件和一些东西，可以融化你的桌子和你的预算洞。然而，我们这些聪明的工程师早在集成设计存在之前就已经想出了一种神奇的方法来测试集成设计。没有硬件的测试听起来很神奇，实际上也是。当然，你知道如何在Onshape中创建一个3D设计，但是如果你下一步要把它发送到3D打印机上，你仍然依赖于hope。相反，您可以将Onshape模型从MathWorks导入Simscape，在那里可以在运动仿真中测试它们。你可以计算出部件需要多大的强度，电机需要多大才能移动，甚至可以计算出如果传感器发生故障，软件将如何反应。让我们看看机器人系统是如何工作的。这个博客顶部的图片是我们在Onshape中创建的一个机械手的机械模型（见这里的完整设计）。在Onshape中，我们可以定义零件、轮廓，甚至可以指定零件之间的相对运动方式。我们的机器人有潜力举起，抓取，转动，翻转和释放任何物体，将适合它的夹具。为了释放这一潜力并完成设计，我们需要附加马达和控制系统。这就是Simscape的用武之地。Onshape中的模型可以导出到Simscape。只要一个MATLAB命令，我们就可以通过自动将机器人转换为动态仿真模型，为机器人注入生命。几何、质量、惯性和关节都被转移到Simscape模型中，爱回扣返现网，我们将使用它来完成其余的设计。 现在是重担是时候让那个机器人工作了。我们需要选择我们将在机器人上使用的马达，而要做到这一点，我们需要知道它们需要产生多少扭矩，以及在关节处施加的力的大小。有了Simscape，我们可以让机器人通过一系列测试，包括最坏的情况。我们可以测试最大负载、最大速度和最坏情况下的摩擦，所有这些都是为了确保我们选择的马达能够完成机器人需要做的一切，而不是更多。有了这张电机要求清单，我们就可以查看数据表，为工作选择合适的电机。这些数据表给了我们精确的数值，大数据可视化，我们需要参数化我们的电气模型。一旦这些模型连接到机器人上，我们就可以重新运行测试，看看机器人的性能如何。更重要的是，我们可以探索我们设计的电气方面。当所有的电动机都连接在一个电网中时，我们可以看到有多少电力被消耗，并利用这些信息来确定所连接的电源或电池的大小。我们也可以看看产生的热量和散热器的大小。它还活着！你有没有注意到，产业云，到目前为止，我们在没有一个硬件的情况下，我们的设计已经完成了多少？但是等等，我们还没说完…绿色并不容易把所有的精力花在一个伟大的设计上，然后强迫机器人每天花一整天的时间把钱扔掉是没有用的。我们的机器人需要将重物从一条传送带传送到另一条传送带。如果我们不花时间选择一个好的路径让手臂在移动这些箱子的时候跟随，我们将使用比我们需要更多的能量。在这个绿色设计的时代，现在停止是不负责任的。MATLAB中的优化算法使我们能够找到最小化功耗的轨迹。当定义轨迹中的航路点的参数被自动修改时，消耗的电力被计算出来，这就是我们的成本函数。数千次测试之后，行业云，我们的机器人消耗的能量减少了17%。也许绿色其实并不难。 手术的大脑我们给了我们的机器人力量，教育大数据，现在它需要大脑。控制传送带和机械臂的算法使用状态机最有效地描述。重量传感器和光幕通知控制器箱子的位置。这些信息让算法知道我们系统中发生了什么，它可以决定何时进入下一个状态——打开和关闭皮带，在不同位置之间移动机器人手臂，以及打开和关闭夹钳。该状态机与我们的机器人和输送带模型集成在同一个仿真模型中。我们可以开发和调整算法，甚至可以看到它在传感器失效时的反应。想象一下在真实的硬件上进行测试…再想想，我们不要。 测量两次，切割一次在所有这些虚拟测试之后，我们可以建立我们的第一个原型更高的信心，设计将不仅工作，而且工作非常好。当然，有些方面的模拟并没有得到正确的结果，但这将是一个微调结果的问题，而不是一个完整的重新设计。使这成为可能的是无硬件测试的能力。在Onshape中对机械设计进行虚拟测试，结合Simscape中的多域动态仿真和Simulink中的算法，我们可以在第一次切割之前以数千种方式进行数千次测量。所以，我认为我们可以安全地说，没有硬件的测试是现实。你可以自己尝试从MATLAB中心文件交换下载带有传送带的机械手臂。