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面向目标变异的操作臂运动学优化设计
  • ISSN号:1008-973X
  • 期刊名称:浙江大学学报(工学版)
  • 时间:2011
  • 页码:209-216
  • 分类:TP24[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TP301.6[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]浙江大学机械工程学系,浙江杭州310027
  • 相关基金:国家科技数控机床重大专项资助项目(2009ZX04014-031); 国家青年科学基金资助项目(51005204); 中国博士后基金资助项目(20100471000); 教育部博士点基金资助项目(200803350031); 浙江省自然科学基金资助项目(Y1080358)
  • 相关项目:基于多域互用的复杂装备跨尺度再设计技术
中文摘要:

为满足机构设计过程中目标变异的要求,提出面向目标变异的操作臂运动学优化设计方法.在D-H坐标系中,通过递推齐次变换获得操作臂末端执行器相对于基础坐标系的位姿,基于拉格朗日插值多项式的数值微分表达式,建立非数值集合的映射规则,在已有设计目标的基础上获得变异目标的显式表达式.将多维连续设计变量离散为网格,再将模拟退火机制引入蚁群算法,用在给定温度下服从波尔茨曼(Boltzmann)分布的随机热摄动表示蚁群在位置间的转换概率,求解多目标变异表达式,基于模糊集从帕雷托(Pareto)前沿选优,最终使末端执行器在特定轨迹上进一步满足运动学特性.开发了自主原型系统,实现了单环开链6R操作臂的运动学优化设计.结果表明,该方法有助于快速实现机构变异设计目标的表达、解析及选优,对于其他复杂机械产品的设计也具有参考意义.

英文摘要:

To meet the requirements of object variation during design process for mechanism,an object variation oriented kinematics optimization design method for manipulator was presented.In Denavit-Hartenberg coordinate system,the position and orientation of the end effector of manipulator compared to the frame coordinate system was obtained using recurrence homogeneous transformations.The non-numerical set mapping rules were built to achieve explicit expressions of variation objects on the basis of existing design objects through numeric differential expression based on Lagrange interpolation polynomial.The multi-dimensional continuous design variables were discretized into discrete grids.The essence of simulated annealing algorithm was employed to the ant colony optimization.The random thermal perturbations at a given temperature conforming to a Boltzmann distribution was used to express the probability that the ant visiting between the nodes.The multi-expressions of variation objects were then resolved.The solutions were selected from Pareto optimal front based on fuzzy set.The end effector of manipulator was finally optimized to meet the kinematics characteristics in the specified trajectory.The independent prototype system has been developed and the design of single loop open chain 6R manipulator was realized.The test results proved that the proposed method helps to realize variation objects representation,resolution and solution-selection rapidly.It also has reference significance to the design of other complex products.

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期刊信息
  • 《浙江大学学报:工学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:浙江大学
  • 主编:岑可法
  • 地址:杭州市浙大路38号
  • 邮编:310027
  • 邮箱:xbgkb@zju.edu.cn
  • 电话:0571-87952273
  • 国际标准刊号:ISSN:1008-973X
  • 国内统一刊号:ISSN:33-1245/T
  • 邮发代号:32-40
  • 获奖情况:
  • 2000年获浙江省科技期刊质量评比二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:21198