構造最適設計ソフトウェア
OPTISHAPE-TS
ユーザー事例:株式会社イクシス 様
社会インフラ点検ロボットの脚部設計
協力:丸紅情報システムズ株式会社 様
■概要
道路橋点検用ロボットは点検する場所がら、持ち運ぶための “軽さ” と 障害物を乗り越える “強さ” が求められます。
これらをふまえ、不整地の走行を可能とする「ロッカーボギー機構」を持つインフラ点検ロボットの脚部を OPTISHAPE-TS を用いて、 軽量かつ強度のある形状に設計します。
目標の性能は次の通りです。
◎目標性能
樹脂部分の質量 : 5.0 kg 以下
ミーゼス応力 : 7.164 MPa 以下
(引張強度の1/10)
※ 解析の材料物性データおよび製造と質量は、
Stratasys 3Dプリンター「F900」
材料「Ultem9085」による。
■初期段階の解析モデル
ロボット脚部の材料は3Dプリンターによる樹脂で作成します。3Dプリンターは設計自由度が高いため少々複雑な構造にしつつ、本体側との干渉などを考慮に入れ、設計領域を決定しました。
荷重条件・拘束条件
下記の項目をふまえ、計13個の荷重ケースを設定。
- 自重
- 車輪が障害物と正面衝突
- 横倒れ
- ねじれ
- 車輪が段差で落下
- 車輪が障害物と斜めに衝突
■最適化のフロー
それぞれのモデル画像クリックで大きく表示されます。
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トポロジー最適化による概念設計 モデルのレイアウトを決定する ≪トポロジー最適化≫ |
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スムージングによるモデルの品質向上 モデルの凹凸形状を滑らかにする ★ S-Generator 利用. |
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構造力学に基づくモデルの品質向上 さらに詳細に、理にかなった構造に整える ≪形状最適化≫ |
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部材寸法を考慮した詳細設計 3Dプリンターで造形できる形状へ ≪形状最適化≫ |
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応力の制約を満たす詳細設計 設計要件を満たす最終案を出す ≪形状最適化≫ |
■結果
応力の設計基準をクリアしながら、目標を十分に満たす質量 3.14 kgの形状を得られました。
本事例では、OPTISHAPE-TSとS-Generatorを活用した、社会インフラ点検ロボット脚部の設計をご紹介しました。 トポロジー最適化と形状最適化を用いることで、概念設計から詳細設計もふまえ、最適な形状を得ることができました。
各検討段階での、より詳細な情報については、下記フォームよりお問い合わせください。
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株式会社くいんと 営業本部 Tel 042(362)3884
※ この事例は【くいんと交流会】にて事例発表いただいた内容の一部をまとめたものです。