滿(mǎn)足任務(wù)尺寸空間需求的并聯(lián)機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.pdf

1、并聯(lián)機(jī)器人與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人相比有許多優(yōu)點(diǎn)。并聯(lián)機(jī)器人的性能在很大程度上取決于它的尺寸。本文設(shè)計(jì)了一套滿(mǎn)足任務(wù)尺寸空間需求的并聯(lián)機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。并聯(lián)機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以分為兩類(lèi)：第一類(lèi)是找到一組參數(shù)，使得并聯(lián)機(jī)器人的工作空間最大化，沒(méi)有操作任務(wù)的約束；第二類(lèi)是期望所得到的并聯(lián)機(jī)器人能夠盡可能地滿(mǎn)足并且接近指定的任務(wù)尺寸空間。本文所進(jìn)行的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)屬于第二類(lèi)優(yōu)化設(shè)計(jì)的范疇。
　　 本文將并聯(lián)機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題

2、公式化為一個(gè)數(shù)值最優(yōu)化問(wèn)題，并將該最優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩個(gè)子問(wèn)題，使得優(yōu)化問(wèn)題能夠較為簡(jiǎn)便地解決。本文考慮了兩種常用的規(guī)則形狀的任務(wù)尺寸空間，圓柱體形和長(zhǎng)方體形任務(wù)尺寸空間，并且設(shè)計(jì)了n-DOF(n≤6)的少自由度的并聯(lián)機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。
　　 并聯(lián)機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題是一個(gè)約束非線(xiàn)性?xún)?yōu)化問(wèn)題，目標(biāo)函數(shù)沒(méi)有顯式的解析表達(dá)式，因此傳統(tǒng)的基于梯度的數(shù)值方法不能適用。為了能夠快速地收斂到全局最優(yōu)解，本文采用了混合型全局最優(yōu)化方

3、法，將隨機(jī)搜索的遺傳算法和確定性搜索的模式搜索算法相結(jié)合。由于遺傳算法即將接近全局最優(yōu)解時(shí)在最優(yōu)解附近左右擺動(dòng)，收斂較慢，因此首先運(yùn)用遺傳算法找到全局最優(yōu)點(diǎn)附近的近似最優(yōu)點(diǎn)，然后將它作為模式搜索算法的搜索起點(diǎn)，利用模式搜索算法來(lái)快速收斂到全局最優(yōu)點(diǎn)。算法的實(shí)施采用了Matlab的遺傳算法和直接搜索工具箱，并且本文簡(jiǎn)要地給出了遺傳算法和模式搜索算法的全局收斂性證明。
　　 本文最后將并聯(lián)機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程和混合型全局最優(yōu)化方

4、法運(yùn)用于一種三自由度Delta并聯(lián)機(jī)器人，并且詳細(xì)地說(shuō)明了優(yōu)化的過(guò)程。根據(jù)所指定的4種不同的任務(wù)尺寸空間，得到了4組不同的結(jié)果，并且對(duì)各組結(jié)果進(jìn)行了討論和比較，提出了距離指標(biāo)來(lái)度量被設(shè)計(jì)的并聯(lián)機(jī)器人的合理性。
　　 通過(guò)將本文的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和討論，可以驗(yàn)證本文的結(jié)果是正確的，而且也是全面的，該混合型全局最優(yōu)化方法具有較高的效率，較好的全局收斂性，也具有較廣泛的適應(yīng)性，能夠運(yùn)用于其他類(lèi)型的少自由度并聯(lián)機(jī)器人滿(mǎn)足任務(wù)尺寸空間需求的參