全对称四自由度并联机器人机构运动性能分析与多目标优化设计

作     者：张莉 朱磊 戚继球 ZHANG Li;ZHU Lei;QI Jiqiu

作者机构：江苏安全技术职业学院机械工程系江苏徐州221000 中国矿业大学材料与物理学院江苏徐州221116 

基　　金：江苏省博士后科研资助计划项目(2019K205) 国家自然科学基金资助项目(52171091) 

出 版 物：《机械设计与研究》 (Machine Design And Research)

年 卷 期：2023年第39卷第6期

页      码：68-74,79页

摘      要：基于方位特征集设计理论和方法,设计了一种完全对称、且具有三平移一转动性质的4-RRPaR并联机器人机构,分析方位特征集、自由度、耦合度等拓扑参数。根据矢量法构建运动学位置方程,推导得到运动学逆解解析式,同时根据算例分析得到位置正解和位置逆解数值解。利用雅可比矩阵计算得到位置正解奇异、位置逆解奇异产生条件,选择极坐标边界搜索法计算工作空间与转动能力等性能指标。分析表明:机构边界光滑且内部存在空洞情况、动平台转动角度范围较小。另外,提出有效转动能力比指标ω概念,结合有效工作空间利用率μ,建立多目标的数学优化模型,采用经典的NSGA-Ⅱ搜索算法对有效转动能力比指标ω与有效工作空间利用率μ进行多目标参数优化,最后通过算例分析得到优化后的工作空间以及转动能力,优化后的工作空间边界圆润且内部不存在空洞情况、转动灵活性较好。可权衡设计需求和实际应用需求来选择最佳的优化参数。

主 题 词：3T1R 并联机构 方位特征集 工作空间 奇异位形 NSCA2搜索算法 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.13952/j.cnki.jofmdr.2023.0265

馆 藏 号：203126023...