大型重载吊装并联柔索机器人构型优化设计研究

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本文的目的是研究应用于重载自动化装配场合下的并联柔索机器人的构型设计问题。并联柔索机器人由于有着低惯量、高承载能力、大工作空间等特点正在被应用于越来越多的场合。构型设计是机器人设计最开始也是最重要的环节,构型设计的好坏直接影响机器人的使用性能。应用于重载自动化作业场合下的并联柔索机器人对其构型设计提出了更高的要求。  重载自动化作业影响其构型设计的因素主要有机器人的工作空间和末端构件的定位精度等。本文首先尝试得到构型参数与机构工作空间和定位精度之间的函数关系,然后利用智能多目标优化算法编程计算得到比较好的构型参数,最后根据所得到的构型参数进行重载吊装并联柔索机器人的初步设计。本文所做的工作主要有以下几个方面。  (1)通过对并联柔索机器人进行适当简化,忽略一些次要因素,抓住主要矛盾,建立并联柔索机器人的机构模型,并提出了描述并联柔索机构构型的若干参量;  (2)推导了柔索与滑轮相切点的坐标与下平台位姿之间的关系,这是为了建立柔索长度与下平台位姿之间更加精确的数学模型;  (3)通过对机构进行静力学分析、工作空间分析、运动学分析及应用MATLAB软件编程计算,分别得到若干组构型参数与工作空间和定位精度的数据,通过对所得结果进行数据拟合定量地确定机构构型参数与机构工作空间、操作精度之间的函数关系;  (4)利用所得到的以构型参数为变量的方程组,通过改进型的非劣排序遗传算法(NSGA2)确定比较好的构型参数;  (5)根据所得到的构型参数初步设计了并联柔索机器人。
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