Les universitaires utilisent MATLAB et Simulink pour améliorer l’enseignement des principaux sujets de génie mécanique et faciliter les avancées de la recherche en robotique, en mécatronique et en matière de design de mécanismes complexes.
Avec MATLAB et Simulink, les universitaires peuvent :
- Améliorer l’enseignement des sujets fondamentaux en cinétique, cinématique et dynamique
- Étendre la portée de leurs méthodes analytiques et expérimentales en utilisant des outils de calcul
- Passer des phénomènes physiques fondamentaux à des applications concrètes en robotique et en mécatronique
- Intégrer des travaux pratiques en ligne et en présentiel pour faciliter l’apprentissage expérimental des systèmes mécaniques
Exemples de l'industrie
De la cinématique et de la dynamique à la robotique et à la mécatronique
Améliorer l’enseignement de la cinématique et de la dynamique
Utilisez MATLAB Live Editor et ses applications pour enseigner les concepts de cinématique et de dynamique. Proposez un espace d’apprentissage structuré et ciblé en combinant explications descriptives, dérivations et analyses symboliques, implémentations numériques et visualisation des résultats. Donnez aux étudiants la possibilité d’analyser et de visualiser le comportement des systèmes selon divers paramètres et conditions grâce à des contrôles interactifs, afin de les aider à développer leur intuition en ingénierie grâce à la pensée computationnelle.
Ressources proposées
Solutions analytiques de la cinématique et de la dynamique des systèmes
Déterminez et évaluez des solutions analytiques aux équations du mouvement grâce à Symbolic Math Toolbox. Les solutions analytiques des systèmes canoniques offrent une compréhension plus approfondie du comportement des systèmes. Exportez ces solutions sous forme d’implémentations numériques dans MATLAB et Simulink, ou utilisez-les pour la vérification et la validation d’autres méthodes de calcul.
Cinématique et dynamique pour les systèmes robotiques
Concevez, simulez, testez et déployez des manipulateurs et des robots mobiles avec Robotics System Toolbox. Pour les robots manipulateurs, la toolbox offre des algorithmes de détection de collision, de planification et de génération de trajectoire, de cinématique directe et inverse, mais aussi de dynamique qui utilisent des représentations d'arbre à corps rigides. Pour les robots mobiles, elle propose des algorithmes de cartographie, de localisation, de planification et de suivi de trajectoires, et de contrôle du mouvement.
Découvrez d’autres produits et workflows MATLAB et Simulink pour l’enseignement de la robotique.
Ressources proposées
- Résoudre la cinématique inverse pour des liaisons en boucle fermée
- Suivi de trajectoire pour un robot à entraînement différentiel
- Charger un modèle de robot prédéfini et ses spécifications depuis la bibliothèque Robot
- Workflow « pick-and-place » dans Gazebo utilisant ROS
- Exemples d'utilisation de Robotics System Toolbox
Simulation et visualisation multicorps
Simscape Multibody propose un environnement complet de simulation multicorps pour les systèmes mécaniques 3D, y compris les robots, les suspensions de véhicules, les engins de construction et les trains d’atterrissage d’avions. Modélisez des systèmes multicorps en utilisant des blocs représentant les corps, les liaisons, les contraintes, les éléments de force et les capteurs.
Simscape Multibody formule et résout les équations de mouvement pour le système mécanique complet. Importez des assemblages de CAO complets dans votre modèle, y compris l'ensemble des masses, inerties, liaisons, contraintes et géométries 3D. Visualisez la dynamique du système à l’aide d’animations 3D générées automatiquement.
Ressources proposées
- Multibody Simulation Onramp
- Mesurer les forces et couples agissant sur les liaisons
- Appliquer la cinématique directe et inverse à un robot à cinq barres
- Calculer les couples des actionneurs en utilisant la dynamique inverse
- Exporter des assemblages CAO depuis SolidWorks®, Autodesk Inventor® et PTC® Creo™ avec Simscape Multibody Link
- Simscape Multibody – Exemples
Travaux pratiques en ligne et en présentiel
Les travaux pratiques (TP) en ligne combinent l'apprentissage fondamental et les applications aux mécanismes concrets. Exploitez des visualisations 3D pour reproduire des expériences physiques en classe, afin de rendre l’apprentissage pratique accessible à tous. Guidez les étudiants dans l'exploration de différents scénarios et aidez-les à approfondir leur compréhension du comportement des systèmes et des principes physiques sous-jacents dans un environnement sûr et contrôlé, avant de passer à des expériences physiques. Demandez-leur de comparer les réponses des systèmes afin de renforcer l’apprentissage.
Design et développement de véhicules, de véhicules industriels et d’équipements lourds.
Concevoir et implémenter des mécanismes complexes
Les mécanismes complexes dans les applications concrètes impliquent souvent des systèmes de contrôle et une intégration software et hardware poussée. Intégrez les composants mécaniques, électriques et logiciels dans des systèmes techniques en exploitant les fonctionnalités étendues de MATLAB et Simulink pour le design de systèmes de contrôle, la modélisation physique multidomaine et l’implémentation hardware.
Ressources proposées
- Virtual Commissioning avec Simulink pour des systèmes mécatroniques complexes : série de vidéos
- Bras robotique avec convoyeurs à bande
- Modèle de train d’atterrissage avec actionneurs hydrauliques et dynamique multicorps
- Palettisation de cartons à l’aide d’un cobot avec Simulink 3D Animation
- Autonomie tout-terrain pour les équipements lourds
Exemples pédagogiques
MATLAB et Simulink pour les applications de cinématique et de dynamique
Applications industrielles et académiques
- Développement et déploiement d’un système de test virtuel de cinématique et de conformité (20:52)
- Jumeaux numériques actifs au laboratoire de contrôle de l’ESA : des facilitateurs pour des solutions de contrôle de vaisseaux spatiaux complexes (29:01)
- Analyse du comportement routier et développement du contrôle des camions commerciaux avec les modèles de transport Volvo (13:27)
- Un étudiant diplômé de l'Institut Polytechnique de Turin démontre l'intérêt de la modélisation physique et de la simulation dynamique à Comau, leur partenaire industriel
Présentations MathWorks
- Simulation et visualisation de la dynamique des véhicules pour les compétitions étudiantes (1:04:02)
- Simulation multibody avec Simscape Multibody (47:31)
- Concevoir des applications robotiques industrielles de la perception au mouvement (35:56)
- Modélisation physique de véhicules tout-terrain avec Simscape (5:25)
- Développement d’équipements industriels sûrs grâce à la simulation (47:25)
- Approche Model-Based Design pour les machines de production : série de vidéos
