[發明專利]圓鋼端面貼標五自由度混聯機器人尺度綜合方法

有效

• 申請號: 201811053647.5
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109093600B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 張付祥;劉再
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.圓鋼端面貼標五自由度混聯機器人尺度綜合方法，方法針對的五自由度混聯機器人機構由三平移并聯機構串接二自由度旋轉串聯機構構成，并聯機構是由靜平臺、動平臺以及連接靜平臺和動平臺的3條RRP^4RR支鏈構成的一個封閉機構，3條RRP^4RR支鏈均由第一轉動副R、第二轉動副R、平行四邊形機構P^4R和第三轉動副R串接而成，連接第一轉動副R的連桿為并聯機構主動臂l₁，平行四邊形機構P^4R為并聯機構從動臂l₂，三條支鏈沿靜平臺周向均布，串聯機構的兩個轉動關節依次串接在并聯機構動平臺上，且兩關節軸線空間垂直，連接串聯機構轉動關節的兩連桿分別為串聯機械臂l₃和串聯機械臂l₄，其特征在于采用如下方法進行尺度綜合，具體步驟如下：

第1步，確立需要優化的幾何參數即優化目標，包括并聯機構主動臂l₁，并聯機構從動臂l₂，并聯機構動靜平臺半徑差e，串聯機械臂l₃，串聯機械臂l₄，即優化問題為尋找一個向量P：P=[l₁ l₂ e l₃ l₄]^T；

第2步，建立混聯機構雅可比矩陣J，將混聯機器人整體視做串聯機構，其中并聯機構視為一個串聯關節，采用微分變換法求解并聯機構的雅可比矩陣并將并聯機構的雅可比矩陣作為混聯機構雅可比矩陣相應的一列，串聯機構的雅可比矩陣同樣采用微分變換法求得，進而得到混聯機構整體的雅可比矩陣；

第3步，建立機構全域運動學性能指標函數η_J，以混聯機器人雅可比矩陣的條件數來衡量機構的運動學性能，當條件數為無窮大時，機構為奇異構型，條件數越小，機構運動學性能最優，故優化目標為η_J→min；

第4步，建立機構全域剛度性能指標函數η_G，以剛度矩陣表示機構的剛度性能，將剛度矩陣的最小奇異值作為其條件數，故優化目標為η_G→min；

第5步，建立機構全域傳動性能指標函數η_S，以全域條件數的倒數作為評定機構傳動性能的指標，條件數的倒數越大，機構的傳動性能越好，故以全域條件數倒數的負數作為全域傳動性能指標函數，優化目標為η_S→min；

第6步，以η_J，η_G，η_S作為優化目標函數，并聯機構末端位置信息以x，y，z來表示，串聯機構的關節變量通過蒙特卡洛法獲得；

第7步，采用pareto前沿法，利用優化算法尋找目標函數最小值：minF(P)=min(η_J,η_G,η_S)^T，并得到對應的設計變量。

2.根據權利要求1所述的圓鋼端面貼標五自由度混聯機器人尺度綜合方法，其特征在于：第7步使用Matlab編程工具，采用帶精英保留策略的非支配排序遺傳算法（NSGA-II）尋找目標函數最小值。