模块化机器人构型多目标优化设计

作     者：周育华 甘文峰 廖昭洋 黄海滔 韦文斐 陈烽民 Zhou Yuhua;Gan Wenfeng;Liao Zhaoyang;Huang Haitao;Wei Wenfei;Chen Fengmin

作者机构：广东工业大学机电工程学院 广州中望龙腾软件股份有限公司 广东省科学院智能制造研究所 华南理工大学机械与汽车工程学院 

基　　金：广州市重点领域研发计划2021年度“新一代信息技术”重大科技专项(202103020004) 

出 版 物：《机电工程技术》 (Mechanical & Electrical Engineering Technology)

年 卷 期：2025年第54卷第4期

页      码：142-145+160页

摘      要：为解决如何根据特定任务需求快速设计机器人的问题，提出一种性能驱动的模块化机器人构型多目标优化设计方法。以总质量、单位工作空间、全域可操作度3个性能指标为优化目标，构建模块化机器人构型的多目标优化模型。针对在构型优化问题中，连杆尺寸选择过少的问题，对优化变量采用整数编码方案，使连杆尺寸能在范围内连续取值，将离散尺寸与连续尺寸的构型优化实例进行对比，通过计算pareto前沿中所有点的欧氏距离均值衡量解集的分散度，结果表明尺寸取值连续实例的解集分散度较取值分散的实例减少了12.89%，验证连续尺寸方案的有效性。对pareto前沿中的构型进行分析，采用皮尔森相关系数法判断各优化目标之间的相关性，结果表明单位工作空间与全域可操作度的相关性最高，达到0.701，总质量与单位工作空间的相关性仅有0.007。在MATLAB上选择解集中的两个构型进行工作空间仿真分析，仿真结果表明，在总质量相同的情况下，构型A相较于构型B的单位长度工作空间减少了12.86%，同时全域可操作度增加了5.24%，该方法设计得到的解集中的构型均能满足任务需求。

主 题 词：模块化机器人 遗传算法 构型优化 

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程类] 080202[080202] 081104[081104] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0835[0835] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 0812[工学-测绘类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1009-9492.2025.04.025

馆 藏 号：203157517...