基于isight的3-prs并联机构多目标优化设计

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1、打ｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｙｇｇ硕±学位论文基于－题目：Ｉｓｉｇｈｔ的３ＰＲＳ并联机构多目标优化设计作者姓名，：刘庆阳指导教师：王南教授学科专业：机械工程所在学院：机电工程学院＂■＂…尸、，、？巧；，租Ｐ．讀＾＇＂’＇斗华备．气辦審鮮喝：提交论文日期：２０１６年５月２０日．铺分类号：TP249密级：公开UDC：621单位代码：10076工学硕士学位论文基于Isight的3-PRS并联机构多目标优化设计作者姓名：刘庆阳指导教师：王南

2、教授申请学位级别：工学硕士学科专业：机械工程所在单位：机电工程学院授予学位单位：河北工程大学ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngineeringFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringMulti-ObjectiveOptimizationDesignof3-PRSParallelMechanismBasedonIsightPlatformCandidate：LiuQingyangSupervisor：Prof.WangNanAcademi

3、cDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalEngineeringCollege/Department：CollegeofMechanicalandElectronicEngineeringHebeiUniversityofEngineeringMay,2016独创性声明：所呈交的学位论文本人郑重声明，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，化不甸含为获得

4、河北工程大举或其佈教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：列戌护ａ签字日期：年月。日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北王程大学有关保留、使用学位论文的规定。特巧权河北工程大学可Ｗ将学化论义的全部或部分內容编入有关教据度进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编＾１＾供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档。

5、（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；签字日期：Ｚ。＾年＾月２７日麥Ｉ灸的／导师签名一：签字日期：义年５巧日摘要摘要本文结合设计的皮下穿刺手术机器人，对3-PRS并联机构进行多目标优化设计，针对运动学和动力学的多个性能进行多目标优化研究，并且对算法的优劣进行了研究分析。把优化软件Isight运用到3-PRS并联机构的多目标参数优化中，建立的优化流程和提出的优化算法评判标准对今后的研究有一定的参考意义。本文的主要研究内容如下。对手术机器人主要部分3-PRS机构的基本理论进行了详细的研究与计算，分析

6、并联机构运动学，计算出反解，并应用软件Isight和ADAMS对运动学反解进行仿真验证，采用螺旋理论结合李群理论对并联机构雅克比矩阵进行求解。对并联机构静力学进行分析，建立静平衡方程，求出力雅克比矩阵。建立了运动学层面和静力学层面的性能指标为下文的多目标优化设计奠定了基础。基于Isight软件对手术机器人的3-PRS并联机构进行运动层面的多目标优化设计。采用前文建立的3-PRS并联机构的指标作为目标。基于NSGA-Ⅱ方法进行多目标优化。得到分布性良好的Pareto解集及Pareto前沿，分析目标指标，并给出优化算例以体现优化效果的

7、有效性。对3-PRS并联机构进行6Sigma稳健性优化设计，将运动层面的多目标优化设计作为确定性优化设计，首先进行6Sigma稳健性分析，然后对其进行6Sigma稳健性优化设计，结果分析表明，并联机构Sigma质量水平和可靠性性有了明显的提高，百万次品率下降明显。对3-PRS并联机构进行动力学分析，建立动力学方程，基于动能等效原理求解动力学质量矩阵。根据质量矩阵建立了动力学灵巧度指标，基于有限元法建立了基频指标。基于Isight软件，采用DOE实验设计与多目标优化算法混合的方法解决优化问题。由DOE实验设计得到的效果图表现了各参数

8、对目标函数的影响程度。Pareto解集给出了所有可行解。最后给出的算例体现了良好的优化效果。目前优化设计方法繁杂，为提高优化质量，本文提出了评价优化算法的方法标准，分别用NSGA-Ⅱ和NCGA算法对并联机构进行多目标优化，对这两种非归一化方法的优化