基于遗传算法的3-DOF并联机床机构的结构参数优化.pdf

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1、2015年2月机床与液压Feb．2015第43卷第3期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．43No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．03．006基于遗传算法的3-DOF并联机床机构的结构参数优化张虎，郭志飞，张铮，徐安林(1．无锡职业技术学院机械技术学院，江苏无锡214121；2．江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013)摘要：建立了3．P．(2U一2s)并联机床机构的反解方程，求解得到机床的工作空间。通过雅克比矩阵条件数的计算，得到并联机床机构的运动特性条件指标。以工作空间与全局条件指标(GCI)作为评价指标，应用B

2、P网络算法和遗传算法对机床机构尺寸参数半径R与杆长L进行了综合优化。结果表明优化后的综合性能得到了提高。关键词：并联机构；工作空间；条件数；遗传算法；参数优化中图分类号：TH112文献标志码：A文章编号：1001-3881(2015)3-020-4StructuralParameterOptimizationofa3．DOFParallelMechanismBasedonGeneticAlgorithmZHANGHu，GUOZhifei，ZHANGZheng．XUAnlin(1．CollegeofMechanicalEngineering，WuxiInstituteofTe

3、chnology，WuxiJiangsu214121，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversity，zhenjiangJiangsu212013，China)Abstract：Inversekinematicsequationswereestablishedfora3-P一(2U一2S)parallelmechanismofmachinetool，whichsolvedforitsworkspace．BycalculatingtheJacobianmatrixconditionnumber，thecondit

4、ionindexofkinematicspropertiesoftheparallelmechanismwasobtained．BytakingtheworkspaceandGlobalConditionIndex(GCI)astheevaluationindex，withusingofBPNeuralnetworkalgorithmandgeneticalgorithm(GA)，structuresizeparametersofradiusRandrodlen~hL(R／L)ofthemachinetoolmechanismwerecomprehensivelyoptim

5、ized．Theresultsshowthattheperformanceoftheparallelmechanismhasbeenimprovedafteroptimization．Keywords：Parallelmechanism；Workspace；Conditionnumber；Geneticalgorithm；Parameteroptimization0前言遗传算法来实现3．P．(2U．2S)机床机构的优化设并联机床具有结构紧凑、动态特性好、刚度大等计。优点，其中三自由度并联机床应用最为广泛]。并1并联机床机构基本特征介绍联机床机构的设计中，一般以机床的结构对称

6、性、工并联机床机构结构简图如图1。移动副作为机床作空间、灵活度、速度与承载能力等作为评价指标。的驱动副，通过伺服电机驱动3个滑块沿导轨直线移依据机构学相关理论，机床结构参数(如杆长、机动，进而带动动平台实现三自由度平动，从而改变激床床身尺寸)直接影响上述指标，因此在选型结束光光头的位置参数，与激光系统配合后，可实现三自后．需要对机床结构参数的进行优化_4]。由度平动激光加工(激光切割或焊接)。1要获得较大的工作空间、高灵活度等多个优化目1一机架标时。可将这一问题转化成多目标优化问题。遗传算2_一运动导轨33一驱动滑块法_7非常适用于解决复杂非线性和多维空间最优解44一虎克铰

7、55一连秆等问题，在计算科学、模式识别等方面有着广泛应一。．J卜球动饺平台用。7卜激光加工头本文作者是在选定3-P一(2u一2S)这一并联机构8构型后，以工作空间、运动特性作为评价指标，将机床床身半径尺、连杆杆长作为优化设计参数，应用图1机床结构简图收稿日期：2013—12—19基金项目：国家科技部科技型中小企业技术创新基金项目(09C26213203835)；无锡职业技术学院校级科研课题(KJ201314)作者简介：张虎(1986一)，男，硕士，助教，研究方向为并联机构及机电设备开发与应用。E—mail：zhan