Kinematics and Robot Design I, KaRD2018

This volume collects the papers published on the Special Issue “Kinematics and Robot Design I, KaRD2018” (https://www.mdpi.com/journal/robotics/special_issues/KARD), which is the first issue of the KaRD Special Issue series, hosted by the open access journal “MDPI Robotics”. The KaRD series aims at creating an open environment where researchers can present their works and discuss all the topics focused on the many aspects that involve kinematics in the design of robotic/automatic systems. Kinematics is so intimately related to the design of robotic/automatic systems that the admitted topics of the KaRD series practically cover all the subjects normally present in well-established international conferences on “mechanisms and robotics”. KaRD2018 received 22 papers and, after the peer-review process, accepted only 14 papers. The accepted papers cover some theoretical and many design/applicative aspects

MUSME 2011 4 th International Symposium on Multibody Systems and Mechatronics

El libro de actas recoge las aportaciones de los autores a través de los correspondientes artículos a la Dinámica de Sistemas Multicuerpo y la Mecatrónica (Musme). Estas disciplinas se han convertido en una importante herramienta para diseñar máquinas, analizar prototipos virtuales y realizar análisis CAD sobre complejos sistemas mecánicos articulados multicuerpo. La dinámica de sistemas multicuerpo comprende un gran número de aspectos que incluyen la mecánica, dinámica estructural, matemáticas aplicadas, métodos de control, ciencia de los ordenadores y mecatrónica. Los artículos recogidos en el libro de actas están relacionados con alguno de los siguientes tópicos del congreso: Análisis y síntesis de mecanismos ; Diseño de algoritmos para sistemas mecatrónicos ; Procedimientos de simulación y resultados ; Prototipos y rendimiento ; Robots y micromáquinas ; Validaciones experimentales ; Teoría de simulación mecatrónica ; Sistemas mecatrónicos ; Control de sistemas mecatrónicosUniversitat Politècnica de València (2011). MUSME 2011 4 th International Symposium on Multibody Systems and Mechatronics. Editorial Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/13224Archivo delegad

Proceedings of the ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics 2015

This volume contains the full papers accepted for presentation at the ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics 2015 held in the Barcelona School of Industrial Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya, on June 29 - July 2, 2015. The ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics is an international meeting held once every two years in a European country. Continuing the very successful series of past conferences that have been organized in Lisbon (2003), Madrid (2005), Milan (2007), Warsaw (2009), Brussels (2011) and Zagreb (2013); this edition will once again serve as a meeting point for the international researchers, scientists and experts from academia, research laboratories and industry working in the area of multibody dynamics. Applications are related to many fields of contemporary engineering, such as vehicle and railway systems, aeronautical and space vehicles, robotic manipulators, mechatronic and autonomous systems, smart structures, biomechanical systems and nanotechnologies. The topics of the conference include, but are not restricted to: ● Formulations and Numerical Methods ● Efficient Methods and Real-Time Applications ● Flexible Multibody Dynamics ● Contact Dynamics and Constraints ● Multiphysics and Coupled Problems ● Control and Optimization ● Software Development and Computer Technology ● Aerospace and Maritime Applications ● Biomechanics ● Railroad Vehicle Dynamics ● Road Vehicle Dynamics ● Robotics ● Benchmark ProblemsPostprint (published version

Efficient Implementations and Co-Simulation Techniques in Multibody System Dynamics

[Abstract] Current research in simulation of multibody systems (MBS) dynamics is focused on two main objectives: the increase of the computational efficiency of the software that carries out the simulations, and the diversification of the problems this software is able to tackle, sometimes through the inclusion in the calculations of non purely mechanical phenomena. This work deals with these two objectives, studying the effect of source code implementation in software performance, as well as the different communication methods with external software that can contribute the interaction of the MBS code with elements of a non mechanical nature. The first Chapter of this thesis contains a brief introduction to the present state of the art of MBS simulation software. It introduces the research lines this thesis forms part of and outlines its main objectives. The second Chapter describes the software architecture for MBS simulation that has been developed for this research. The C++ language has been used for its implementation, according to the object–oriented programming paradigm. This Chapter also enumerates the programming tools employed in the process and draws general conclusions about the development of MBS programs. The third and fourth Chapters introduce efficient implementation techniques in the field of linear algebra operations, and in the parallelization of the code, respectively. The obtained improvements in performance have been quantified, and the range of application of each technique has been delimited. The fifth and sixth Chapters deal with the communication of the developed software with external simulation software packages. A comparative study between the different ways in which the coupling can be performed has been carried out and, besides, the impact on the efficiency and accuracy of the use of multirate co–simulation techniques has been assessed. A generic interface for multirate integration has been designed to link the MBS software with MATLAB/Simulink, a mathematical and block diagram package very popular in the multibody community. Finally, the seventh Chapter summarizes the conclusions of the present work, and proposes future research lines that can be derived from it.[Resumen] La investigación actual en simulación dinámica de sistemas multicuerpo (MBS) gira en torno a dos objetivos principales: el incremento de la eficiencia computacional del software que lleva a cabo las simulaciones y la diversificación de las tareas que este es capaz de realizar, a veces mediante la inclusión en los cálculos de fenómenos no puramente mecánicos. Este trabajo aborda ambos objetivos, estudiando el efecto de la implementación del código fuente en el rendimiento del software, así como las diferentes estrategias de comunicación con programas externos que puedan aportar a la simulación multicuerpo la interacción con elementos de naturaleza no mecánica. El primer capítulo de esta tesis consiste en una breve introducción al estado actual del software para simulaci´on de sistemas multicuerpo. En él se muestran también las líneas de investigación en las que se enmarca el proyecto y se señalan sus objetivos principales. El segundo capítulo describe la arquitectura del software para la simulación de sistemas multicuerpo que se ha creado en esta investigación. Para su implementación se ha utilizado el lenguaje C++, dentro del paradigma de programación orientada a objetos. En este capítulo se enumeran también las herramientas de programación utilizadas en el proceso y se obtienen conclusiones de validez general para la generación de programas multicuerpo. Los capítulos tercero y cuarto presentan técnicas de implementación eficiente de las operaciones de álgebra lineal y en la paralelización del código, respectivamente. Se han cuantificado las mejoras en el tiempo de ejecución obtenidas y se han delimitado los campos de aplicación de cada estrategia. En los capítulos quinto y sexto se aborda la comunicación del software desarrollado con otros programas de simulación externos. Se ha realizado un estudio comparativo de los diversos modos posibles en que se puede realizar esta unión y, además, se ha evaluado el impacto del empleo de técnicas de cosimulación multirate sobre la eficiencia y la precisión de los cálculos. Se ha diseñado para ello una interfaz genérica entre el software MBS y MATLAB/Simulink, una aplicación matemática y de diagramas de bloques de gran aceptación entre la comunidad de investigación en sistemas multicuerpo. Por último, en el capítulo séptimo se resumen las conclusiones del presente trabajo y se proponen líneas de investigación futuras que pueden derivarse de él

Multibody dynamics 2015

This volume contains the full papers accepted for presentation at the ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics 2015 held in the Barcelona School of Industrial Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya, on June 29 - July 2, 2015. The ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics is an international meeting held once every two years in a European country. Continuing the very successful series of past conferences that have been organized in Lisbon (2003), Madrid (2005), Milan (2007), Warsaw (2009), Brussels (2011) and Zagreb (2013); this edition will once again serve as a meeting point for the international researchers, scientists and experts from academia, research laboratories and industry working in the area of multibody dynamics. Applications are related to many fields of contemporary engineering, such as vehicle and railway systems, aeronautical and space vehicles, robotic manipulators, mechatronic and autonomous systems, smart structures, biomechanical systems and nanotechnologies. The topics of the conference include, but are not restricted to: Formulations and Numerical Methods, Efficient Methods and Real-Time Applications, Flexible Multibody Dynamics, Contact Dynamics and Constraints, Multiphysics and Coupled Problems, Control and Optimization, Software Development and Computer Technology, Aerospace and Maritime Applications, Biomechanics, Railroad Vehicle Dynamics, Road Vehicle Dynamics, Robotics, Benchmark Problems. The conference is organized by the Department of Mechanical Engineering of the Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) in Barcelona. The organizers would like to thank the authors for submitting their contributions, the keynote lecturers for accepting the invitation and for the quality of their talks, the awards and scientific committees for their support to the organization of the conference, and finally the topic organizers for reviewing all extended abstracts and selecting the awards nominees.Postprint (published version

Tagungsband Mechatronik 2011: Dresden 31. März – 1. April 2011

Mit dieser sechsten Auflage der Tagung MECHATRONIK 2011 verbindet sich neben dem 10-jährigen Tagungsjubiläum (die erste Tagung fand im Jahre 2001 statt) auch gleichzeitig eine Premiere. Nachdem die ersten fünf Tagungen erfolgreich unter den Fittichen des VDI bzw. des VDI-Wissensforums stattgefunden hatten, beginnt das zweite MECHATRONIK-Dezennium in einem geänderten Format und mit neuen Verantwortlichkeiten und wird dennoch die bewährten Traditionen der deutschsprachigen Mechatronik-Fachgemeinde weiter pflegen. Academia trifft Industrie — Mechatronik und mechatronische Produkte sind seit jeher geprägt durch die Verknüpfung von interdisziplinärem methodenorientierten Wissen und nutzerorientierter Produktgestaltung. Diese Verknüpfung bildet sich höchst erfolgreich speziell in der deutschsprachigen Mechatronik-Fachgemeinde ab, nicht zuletzt deshalb haben deutsche Mechatronikprodukte weltweit eine exzellente Marktpräsenz. Diese enge Verzahnung ist aber ebenso im Tagungsgeschehen etabliert, wo seit vielen Jahren, im Gegensatz zu vielen anderen Ländern und internationalen Tagungen, eine gute Balance zwischen Teilnehmern aus Hochschulen und Industrie gegeben ist. Dies trifft auch auf die MECHATRONIK 2011 zu, mit 47 (70 %) Beiträgen aus Hochschulen und 20 (30 %) Beiträgen aus der Industrie bzw. Industriebeteiligung. Academia trifft Industrie — Dieser Sachverhalt wird zukünftig auch ganz transparent an den Tagungsorten und dem Tagungsumfeld sichtbar sein. Ab diesem Jahr 2011 wird die Organisation und Ausrichtung durch akademische Tagungsveranstalter durchgeführt werden. Die bisherigen wissenschaftlichen Tagungsleiter Prof. Burkhard Corves (Rheinisch- Westfälische Technische Hochschule - RWTH Aachen) und Prof. Klaus Janschek (Technische Universität Dresden) werden zukünftig gemeinsam mit Prof. Torsten Bertram (Technische Universität Dortmund) für die Ausrichtung und Durchführung verantwortlich zeichnen. Als Veranstaltungsort sind entsprechende Räumlichkeiten an den beteiligten Universitäten geplant (2011 in Dresden, 2013 in Aachen, 2015 in Dortmund). Neben einer Kostenersparnis erwarten sich die Veranstalter durch das gegenüber Kongresszentren doch intimere Umfeld einen lebendigen Gedankenaustausch zwischen Wissenschaftlern, Industrievertretern und nicht zuletzt mit dem wissenschaftlichen Nachwuchs. Speziell Studierenden soll damit ein einfacherer Zugang in die Welt des wissenschaftlichen Diskurses mit Experten aus der Industrie und Praxis ermöglicht werden. Academia trifft Industrie — Eine Stärke der bisherigen MECHATRONIK-Tagungen war immer die breite fachliche Verankerung durch die verantwortliche Trägerschaft der VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (VDI-GPP) und VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (VDI/VDEGMA). Im Selbstverständnis dieser Fachgesellschaften spielt die Bereitstellung von Kommunikationsplattformen zwischen Hochschulen und Industrie eine zentrale Rolle. In den verschiedenen Fachausschüssen von VDI-GPP und VDI/VDE-GMA findet dieser Meinungs- und Informationsaustausch regelmäßig statt. Um eine breitere Fachöffentlichkeit in diese Diskussionen einzubeziehen, ist eine gemeinsame Tagung zum Thema Mechatronik eine logische und fruchtbare Konsequenz. Auch zukünftig wird der enge fachliche und institutionelle Kontakt der Tagung MECAHTRONIK zu den Fachgesellschaften aufgrund der personellen Verankerung der Tagungsveranstalter in den Fachgesellschaften VDI-GPP und VDI/VDE-GMA erhalten bleiben. Das Tagungsprogramm 2011 bietet ein breit gefächertes Angebot an aktuellen und innovativen Fragestellungen zur Mechatronik: mechatronische Produkte, Serienfertigung mechatronischer Produkte, Ressourceneffizienz, Nutzerfreundlichkeit und Akzeptanz, Entwicklungsmethoden und -werkzeuge sowie innovative Konzepte

Fully Mechatronical Design of an HIL System for Floating Devices

Recent simulation developments in Computational Fluid Dynamics (CFD) have widely increased the knowledge of fluid–structure interaction. This has been particularly effective in the research field of floating bodies such as offshore wind turbines and sailboats, where air and sea are involved. Nevertheless, the models used in the CFD analysis require several experimental parameters in order to be completely calibrated and capable of accurately predicting the physical behaviour of the simulated system. To make up for the lack of experimental data, usually wind tunnel and ocean basin tests are carried out. This paper presents a fully mechatronical design of an Hardware In the Loop (HIL) system capable of simulating the effects of the sea on a physical scaled model positioned in a wind tunnel. This system allows one to obtain all the required information to characterize a model subject, and at the same time to assess the effects of the interaction between wind and sea waves. The focus of this work is on a complete overview of the procedural steps to be followed in order to reach a predefined performance