Weld Joint

プリミティブがゼロのジョイント

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ライブラリ:
Simscape / Multibody / Joints

説明

このブロックは、自由度 0 のジョイントを表します。ジョイント プリミティブはありません。base フレームと follower フレームは、それぞれ別の剛体に接続され、常に同位置になります。このブロックのダイアログ ボックスには、拘束および合計の力とトルクを検出するオプションがあります。

ジョイントの自由度

故障

モードの故障を使用すると、シミュレーション中にモデルの設計を変更することなく、ジョイント モードを変更できます。故障挿入により、モードの設定がオーバーライドされます。たとえば、ジョイントの [Mode] パラメーターが Locked に、[故障動作] パラメーターが Disengaged に設定されていると、ジョイントは開放されます。

ジョイント ブロックにモードの故障を追加するには、[Simscape ブロック] タブでジョイント ブロックをクリックし、[Faults] セクションで [Fault] > Add Fault をクリックします。または、ジョイント ブロックをクリックし、省略記号にカーソルを合わせてアクション バーを開き、[ブロックの故障を追加] アイコン をクリックします。1 つのジョイント ブロックに複数の故障を追加できますが、シミュレーション中にジョイント ブロックに設定できるアクティブな故障は 1 つだけです。

故障を追加する際、Property Inspector の [Fault] セクションで、故障の動作とトリガー タイプを指定します。故障の動作を定義するには、[故障動作] の横にあるリンクをクリックします。このジョイントは、Normal モードまたは Disengaged モードをサポートしています。ジョイント ブロックは、Always on、Timed、Manual、および Conditional のトリガー タイプをサポートしています。これらのトリガー タイプの詳細については、Set Fault Triggersを参照してください。条件付き故障をトリガーするには、Simulink 信号、Simscape 言語ブロック、および MATLAB ワークスペース変数を使用できます。ブロックにアクティブな故障を設定するには、故障テーブルを使用します。詳細については、Access the Fault Table and Fault Dashboardを参照してください。

故障のシミュレーションを有効にするには、[Simscape ブロック] タブの [Faults] セクションで、[Fault Simulation] ボタンをオンにします。ボタンが緑で、ステータスが [on] になっている場合、故障のシミュレーションはオンです。シミュレーションではトリガー ステータス データのログを取ります。データを表示するには、シミュレーション データ インスペクターを使用します。また、故障ダッシュボードで、故障のステータスとトリガーされた故障の概要を表示できます。故障ダッシュボードを開くには、[Simscape ブロック] タブで、[Faults] > Fault Dashboard をクリックします。

故障を作成および変更するには、Simscape™ および Simulink^® の故障関数を使用することもできます。詳細については、Simulink 故障制御および Simscape の故障インターフェイスの関数セクションを参照してください。

端子

フレーム

B — base フレーム

フレーム

ジョイント ブロックの base フレーム。

F — follower フレーム

フレーム

ジョイント ブロックの follower フレーム。

入力

Mode Configuration

mode — ジョイント モード制御

物理量信号

ジョイントのモードを制御する入力端子。信号は単位なしのスカラーでなければなりません。ジョイント モードは、入力信号が 0 の場合はノーマル、入力信号が -1 の場合は非係合になります。モードはシミュレーション中にいつでも変更できます。

次の表は、モード間の遷移時にジョイントの位置と速度がどのように変化するかを示しています。

遷移	位置	速度
ノーマルから非係合	ジョイントの位置はゼロのまま維持されますが、遷移後に任意の方向に変化する可能性があります。	ジョイントの速度はゼロのまま維持されますが、遷移後に任意の方向に変化する可能性があります。
非係合からノーマル	ジョイントの位置はゼロになり、遷移後に一定に保たれます。	ジョイントの速度はゼロになり、遷移後に一定に保たれます。

依存関係

この端子を有効にするには、[Mode Configuration] で [Mode] を Provided by Input に設定します。

出力

Composite Force/Torque Sensing

fc — 拘束力、N

物理量信号

ジョイント全体に作用する拘束力を出力する物理量信号端子。これらの力はジョイントの並進拘束を維持します。出力は 3 行 1 列のベクトル形式で、分解フレームの x、y、z 軸に沿った力成分を表します。詳細については、力とトルクの検出を参照してください。

依存関係

この端子を有効にするには、[Composite Force/Torque Sensing] で [Constraint Force] を選択します。

tc — 拘束トルク、N*m

物理量信号

ジョイント全体に作用する拘束トルクを出力する物理量信号端子。これらのトルクはジョイントの回転拘束を維持します。出力は 3 行 1 列のベクトル形式で、分解フレームの x、y、z 軸方向のトルク成分を表します。

依存関係

この端子を有効にするには、[Composite Force/Torque Sensing] で [Constraint Torque] を選択します。

ft — 合計力、N

物理量信号

ジョイント全体に作用する合計力を出力する物理量信号端子。合計力は、接続されたフレーム間でジョイントを通じて伝達されるすべての力の和です。出力は 3 行 1 列のベクトル形式で、分解フレームの x、y、z 軸に沿った力成分を表します。

ジョイントに作用する合計力のデモとして、Prismatic Joint ブロックを使用するモデルを次の図に示します。

合計力には、アクチュエータの力 (F_A)、内力 (F_I)、および拘束力 (F_C) が含まれます。詳細については、力とトルクの検出を参照してください。

依存関係

この端子を有効にするには、[Composite Force/Torque Sensing] で [Total Force] を選択します。

tt — 合計トルク、N*m

物理量信号

ジョイント全体に作用する合計トルクを出力する物理量信号端子。合計トルクは、接続されたフレーム間でジョイントを通じて伝達されるすべてのトルクの和です。このトルクには、作動トルク、内部トルク、制限トルク、拘束トルクが含まれます。出力は 3 行 1 列のベクトル形式で、分解フレームの x、y、z 軸方向のトルク成分を表します。詳細については、力とトルクの検出を参照してください。

依存関係

この端子を有効にするには、[Composite Force/Torque Sensing] で [Total Torque] を選択します。

パラメーター

ブロック パラメーターを対話的に編集するには、プロパティ インスペクターを使用します。Simulink ツールストリップの [シミュレーション] タブの [準備] ギャラリーで [プロパティ インスペクター] を選択します。

Mode Configuration

Mode — ジョイント モード

Normal (既定値) | Disengaged | Provided by Input

シミュレーションのジョイント モード。以下のいずれかの値として指定します。

モード	説明
Normal	ノーマル モードでは、シミュレーション中、ジョイントの拘束が意図したとおりの動作になります。
Disengaged	非係合モードでは、シミュレーション全体を通じてジョイントがすべての拘束から解放されます。[Internal Mechanics]、[Limits]、および [Actuation] パラメーターの設定は、非係合のジョイントに影響しません。すべての出力端子からゼロが出力されます。
Provided by Input	[Provided by Input] オプションを使用すると、入力信号を使用してジョイント モードを指定できます。詳細については、[Input] セクションの端子 [mode] を参照してください。

Composite Force/Torque Sensing

Direction — 測定の方向

Follower on Base (既定値) | Base on Follower

測定の方向。以下のいずれかの値として指定します。

• Follower on Base — ブロックは、follower フレームが base フレームに及ぼす力およびトルクを検出します。

• Base on Follower — ブロックは、base フレームが follower フレームに及ぼす力およびトルクを検出します。

このパラメーターは、[Composite Force/Torque Sensing] セクションの出力信号にのみ影響します。この方向を反転すると、測定の符号が変わります。詳細については、力とトルクの測定の方向を参照してください。

Resolution Frame — 測定値の分解に使用されるフレーム

Base (既定値) | Follower

測定値の分解に使用されるフレーム。以下のいずれかの値として指定します。

• Base — ブロックは base フレームの座標で測定値を分解します。

• Follower — ブロックは follower フレームの座標で測定値を分解します。

このパラメーターは、[Composite Force/Torque Sensing] セクションの出力信号にのみ影響します。

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2012a で導入

R2025a: モードの故障のモデル化

これで、すべてのジョイント ブロックについてモードの故障をモデル化できるようになりました。故障を使用すると、シミュレーション中にモデルの設計を変更することなく、ジョイント モードを変更できます。詳細については、説明の [Faults] セクションを参照してください。

参考

Rigid Transform

トピック

• ジョイントの拘束力の測定