类SCARA支链嵌套并联机器人多目标性能优化

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1、分类号：TP241.2密级：UDC：621编号：201331204042学位论文类SCARA支链嵌套并联机器人多目标性能优化论文作者：沈爱民学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：机械工程指导教师：张建军职称：教授资助基金项目：支链嵌套并联机器人动平台可连续回转的实现机理与设计理论研究DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalManufactureandAutomationMU

2、LT–OBJECTIVEPERFORMANCEOPTIMIZATIONFORTHESIMILAR-SCARAPARALLELROBOTWITHLIMBSOFEMBEDDINGSTRUCTURESbyShenAiMinSupervisor:Prof.ZhangJianjunMarch2016ThisworksupportedtheNaturalScienceFoundationofChina,No.51175144,2012-2015.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研

3、究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部

4、或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着科学技术和工业水平的持续提高，大家对工业机器人的各项性能要求越来越高，所以对机器人进行多目标性能优化具有十分重要的意义。为了改善一种应用于硅片传输的类SCARA支链嵌套并联机器人的各项性能，本文对该并联机器人进行了性能分析以及多目标性能优化。首先，本文介绍了类SCARA支链嵌套并联机器人多目标性能优化的研究背景，概述了并

5、联机器人、并联机器人性能分析和多目标优化算法的研究现状，论述了本文的研究意义并简述了本文的主要研究内容。其次，对类SCARA支链嵌套机器人进行了运动学和动力学分析。求解机器人雅克比矩阵，采用拉格朗日方法得到其动力学方程，并根据其几何误差对末端输出矢量的影响，建立几何误差模型。通过理论分析，得到了机器人工作空间、全域条件指标、固有频率和误差影响系数四个评价该机器人机构性能的指标。最后，在该支链嵌套机器人性能分析的基础上，对四个性能指标进行多目标优化。确定其优化目标、优化变量和优化约束条件，建立多目标优化

6、模型。利用基于BP神经网络算法的多目标遗传算法进行优化计算，并用遗传算法优化网络结构，来提高其预测精度，减少运算时间。编写MATLAB优化函数、设置优化参数，对优化模型进行求解计算，通过比较优化前后的性能指标，证明优化的有效性。采用ADAMS进行运动学仿真，比较其优化前后的数据图，以更直观的证明优化后机器人性能得到提高。关键词：类SCARA并联机器人，性能分析，多目标优化，多目标遗传算法，BP神经网络算法IABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology

7、aswellastheimprovementofindustry,therequirementfortheperformanceofindustrialrobotsisbecomingincreasinglystrict,sothemulti-objectiveperformanceoptimizationoftherobothasaveryimportantsignificance.Inordertoimprovetheperformanceofthesimilar-SCARAparallelrob

8、otwithlimbsofembeddingstructureswhichisappliedtowaferhanding,thisthesispresentsastudyoftheperformanceanalysisandthemulti-objectiveperformanceoptimizationforthisrobot.Firstly,thispaperintroducestheresearchbackgroundofthemulti-obje