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

株式会社イクシス様

■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。

ロボット脚部:初期解析モデル

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。

概念設計 解析モデル1  
詳細な設計へ
トポロジー最適化結果[密度分布] トポロジー最適化結果
1 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≫

解析モデル3
2 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.

解析モデル4
3 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≫

解析モデル5
4 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≫
詳細設計
解析モデル6
5 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。

結果形状

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

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※ 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。

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