[發明專利]一種設計柔性并聯機構的方法

在審

• 申請號: 201711407425.4
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108009380A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 曾樹
• 申請（專利權）人: 湖南上勢智能科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 顏燕紅;張文娟

1.一種設計柔性并聯機構的方法，其特征在于，所述方法包括：

確定柔性并聯機構的柔性臂配置；

基于梁的方法定義所述柔性并聯機構中每個柔性臂的詳細結構，為所述柔性臂進行基于C-T梁的建模；

針對所述柔性臂的建模結果進行基于梁的結構優化，獲取所述柔性并聯機構的設計方案。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，基于梁的方法定義所述柔性并聯機構中每個柔性臂的詳細結構，為所述柔性臂進行基于C-T梁的建模，包括：

每個所述柔性臂建模為立方體，其一端是固定的，另一端連接到端部執行器；

由在平面上映射C-T梁的方式構成所述柔性臂的模型；

利用貝賽爾曲線以及兩端方向的線性變化掃描一個薄的矩形橫截面積產生扭轉角來創建C-T梁。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，利用貝賽爾曲線以及兩端方向的線性變化掃描一個薄的矩形橫截面積產生扭轉角來創建C-T梁，其中，在合成過程中，C-T梁的幾何形狀發生變化，以滿足端部執行器所需的自由度。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，針對所述柔性臂的建模結果進行基于梁的結構優化，其中，把多個梁元素網格化，采用有限元法解決合成過程中的優化問題。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，針對所述柔性臂的建模結果進行基于梁的結構優化，包括：

定義所述柔性并聯機構的幾何設計變量；

進行剛度優化以確定C-T梁的優化幾何形狀以及所述柔性并聯機構的離軸剛度；

進行動態優化以確定末端執行器以及C-T梁的尺寸。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，定義所述柔性并聯機構的幾何設計變量，其中，根據需要實現快速動態響應的要求定義所述柔性并聯機構的幾何設計變量。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，進行剛度優化以確定C-T梁的優化幾何形狀以及所述柔性并聯機構的離軸剛度，其中，根據外部負載的工作情況來制定剛度優化過程的適應度函數。

8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，進行動態優化以確定末端執行器以及C-T梁的尺寸，包括，設計附加質量分布，使所述柔性并聯機構的第一共振模式達到目標頻率。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述柔性并聯機構的動態特性可以用以下公式表示：

|-w2·M8+K8|＝0，

其中：w＝2πF；

K8和M8分別表示所述柔性并聯機構經過有限元法得到的剛度和質量矩陣；

w與F分別表示所述柔性并聯機構的帶寬與固有頻率。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，動態優化的適應度函數由如下兩個方程式表示：

min i m i z e ( | F 1 - F d | , min i m i z e ( f ) ]]>

其中：第一個方程是將所述柔性并聯機構的第一共振模式(F1)提高到所需頻率(Fd)；

第二個方程式是通過使f的值最小化來使所述柔性并聯機構的剛度特性盡可能高。