基于Kriging模型的并联机器人机构的多目标优化设计.pdf

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1、第2期机械设计与制造2016年2月MachineryDesign&Manufacture203基于Kriging模型的并联机器人机构的多目标优化设计吴任和，贺爱东(广东轻工职业技术学院机械工程学院，广东广州510300)摘要：为了提高并联机器人机构的性能特性，对机构参数进行优化设计分析，以达到性能指标最优的目的。先对应用于盾构拼装机的并联机构进行了运动学分析，利用封闭矢量法建立了逆解方程，并在此基础上求解了表征驱动关节输入和动平台输出映射关系的雅可比矩阵。引入衡量并联机构性能的全域运动灵巧度和全域承载能力指标，并以结构参数为设计变量，性能指标为优化目标，基于

2、Krigring近似模型，利用多岛遗传算法对并联机构进行多目标优化，最终得到Pareto解集，并选取了机构参数的最优解。结果表明，基于Kriging模型的多目标优化对机构性能有明显的改善。关键词：并联机构；雅可比矩阵；Kriging模型；多岛遗传算法中图分类号：TH16；TH112文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)02—0203—03Multi-ObjectiveOptimizationDesignofParallelRobotManipulatorBasedonKrigingModelWURen—he．HEAi-dong(Faculty

3、ofMechanicalEngineering，GuangdongIndustryTechnicalCollege，GuangdongGuangzhou510300，China)Abstract：Inordertoimprovethepe~rmanceoftheparallelrobotmanipulator，optimizationdesignanddetailanalysisofthestructuralparametersaremadetoachievethepurposeofoptimalpe~rmanceindex．Firstthekinemati

4、cs埘∞analyzedbasedonshieldparallelmanipulator，andthekinematicsinversesolutionwasdeducedbyclosedvectortheory，what’more，theJacobianmatrixthatexpressedtherelationshipbetweentheinputoftheactivejointandoutputofthemovingplatformvelocityvectorWasderived．Itintroducedtheglobaldexterityindexa

5、ndtheglobalcarryingcapacityindex，andtreatedthestructureparametersasdesignvariables，theperformanceindexed∞theoptimizationDective，adoptingthemulti—DbjectiveoptimizationofparallelmanipulatoronthebasisofKrigingapproximationmode1．FinallyitattainedtheoptimalsolutionsetsofPareto，andselect

6、edtheoptimalsolutionofparallelmanipulator．TheresuhsshowthattheKrigingmodelofmulti-oh)ectiveoptimizationhasobviousimprovementonthepe咖rmoy~eindexesofparallelmanipulator．KeyWords：ParallelManipulator；JacobianMatrix；KrigingModel；MultiIslandGeneticAlgorithm引入全域灵巧度与全域承载能力作为机构的性能评价指标，1引言基于

7、多学科多目标优化设计软件Isight与多岛遗传算法，对并联机根据并联机构高刚度、高运动精度、高承载能力等优点，将构的进行了多目标优化设计，得到了最优的机构几何参数。并联机构应用于盾构管片拼装机管片微调机构中，为了获得较优的使用性能，需对并联机构进行结构参数的多学科多目标优化设2机构模型及运动学分析计。目前有很多学者对并联机构进行尺度综合。文献呀U用多目2．1机构模型标粒子群优化算法对3-SPS—S并联机构进行多目标参数优化设4-SPS—S并联机构的三维模型及其机构简图，如图1所示。计；文献H采用遗传算法对3-SPS—S三转动并联机构进行优化设4条主动支链分别

8、与定平台、动平台曰铰接，铰点分别A、B(计；文献目基