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マルチボディ ダイナミクス

力、トルクおよび運動を適用し検出する

マルチボディ ダイナミクスとは、ジョイントで接続された複数の剛体や可とう体で構成される機械システムの動的な挙動の学問です。これらのボディは、加えられた力、トルク、および拘束によって発生する並進運動または回転運動を行います。Simscape™ Multibody™ を使用すると、ロボット、車両、建設機械、航空機着陸装置などの複雑なシステムについて、マルチボディ ダイナミクスのシミュレーションを実行できます。力、トルク、および運動の入力を指定してモデルを駆動し、モデルの動的応答をシミュレートすることができます。

ボディのペアの間に自由度を指定するには、Joints and Constraints ライブラリのブロックを使用します。たとえば、Prismatic Joint ブロックと Revolute Joint ブロックを使用して、スライダークランク機構の直線運動と回転運動をモデル化できます。Point on Curve Constraint ブロックを使用して、ローラー コースターと軌道の間の拘束をモデル化できます。

ボディに作用する力とトルクをモデル化するには、Forces and Torques ライブラリのブロックを使用します。たとえば、Magic Formula Tire Force and Torque ブロックを使用して、タイヤと地面の間の力とトルクをモデル化できます。ロボットが物をつかむような接触問題をモデル化するときには、Spatial Contact Force ブロックを使用して、ボディのペアの間で作用する力をシミュレートできます。

複数のボディ間の相対運動を測定するには、Transform Sensor ブロックを使用できます。力とトルクを測定するには、Constraints、Joints、および Forces and Torques の各ライブラリのブロックを使用できます。ジョイントにおけるボディの負荷はジョイント ブロックで測定でき、拘束ブロックはボディのペアの間の拘束を維持する力とトルクを検出できます。これらの量のそれぞれが、機械システムのマルチボディ ダイナミクスの解析で重要な不明点を解決するために役立ちます。

クラス

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simscape.multibody.AxialSpringDamperConstruct axial spring-damper force law (R2022a 以降)
simscape.multibody.JointForceLawAbstract base class to construct joint force laws (R2022a 以降)
simscape.multibody.SphericalSpringDamperConstruct spherical spring-damper force law (R2022a 以降)
simscape.multibody.TorsionalSpringDamperConstruct torsional spring-damper force law (R2022a 以降)

Simscape ブロック

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Angle ConstraintFixed angle between two frame Z axes
Distance ConstraintFixed distance between two frame origins
Point on Curve ConstraintKinematic constraint between frame origin and curved path
Point on Surface ConstraintKinematic constraint between frame origin and 2-D surface (R2021a 以降)

1 つのプリミティブをもつジョイントまたはプリミティブをもたないジョイント

Prismatic Joint1 本の軸を中心とする相対運動が可能なジョイント
Revolute Joint1 つの回転プリミティブをもつジョイント
Spherical JointJoint allows 3-D rotations
Weld Jointプリミティブがゼロのジョイント

複数のプリミティブをもつジョイント

Bearing Joint1 つの直進プリミティブと 3 つの回転プリミティブをもつジョイント
Bushing Joint3 つの直進プリミティブと 3 つの回転プリミティブをもつジョイント
Cartesian Joint3 つの直進プリミティブをもつジョイント
Cylindrical Joint回転自由度 1、並進自由度 1 のジョイント
Gimbal Joint3 つの回転プリミティブをもつジョイント
Pin Slot Joint互いに直交な運動軸を処理する 1 つの直進プリミティブと 1 つの回転プリミティブをもつジョイント
Planar JointJoint with one rotational and two translational degrees of freedom
Rectangular Joint2 つの直進プリミティブをもつジョイント
6-DOF JointJoint with six degrees of freedom and no kinematic singularity
Telescoping JointJoint with one prismatic and one spherical joint primitive
Universal Joint2 つの回転プリミティブをもつジョイント

自由度の結合されたジョイント

Constant Velocity JointJoint that enforces a constant-velocity kinematic constraint between two shafts
Lead Screw JointJoint with coupled rotational and translational degrees of freedom
External Force and Torque接続された座標系に外力/外部トルクを適用
Gravitational FieldField of force due to point mass
Internal Force2 つの座標系の原点間で相互に作用する一般的な力
Inverse Square Law ForceForce proportional to the inverse square distance between two frame origins
Magic Formula Tire Force and TorqueApply steady-state tire force and torque by using Magic Formula tire equations (R2021b 以降)
Planar Contact ForceModel planar contact between two geometries (R2023b 以降)
Spatial Contact ForceModel spatial contact between two geometries (R2019b 以降)
Spring and Damper Force2 つの座標系の原点間の距離と相対速度に比例する力
Transform SensorSensor that measures the relative spatial relationship between two frames
Mechanism Configuration機構全体の重力とシミュレーションのパラメーター

トピック

力、トルクおよび運動の各出力の検出

力、トルクおよび運動の各入力の指定

力とトルクの指定

運動、力、およびトルクの検出

  • 力とトルクの検出
    検出可能な力とトルクおよびその検出に使用できるブロック。
  • 測定座標系の選択
    測定座標系の定義と測定座標系のタイプのまとめ。
  • 運動検出
    検出可能な運動変数およびその検出に使用できるブロック。
  • 回転の測定
    検出可能な回転運動変数およびその検出に使用できるブロック。
  • 並進の測定
    検出可能な並進変数およびその検出に使用できるブロック。