[发明专利]并联机构旋转空间最大化的设计方法和装置

说明书

本发明实施例提供一种并联机构旋转空间最大化的设计方法和装置。本发明并联机构旋转空间最大化的设计方法，在通过多目标优化算法确定最优解集时考虑实际工程部件，使得通过多目标优化算法得到的最优解集，可以较好的指导实际构建并联机构，并可以达到预期效果，从而有效提升构建的并联机构的旋转空间。

技术领域

本发明实施例涉及并联机构的工作空间优化技术，尤其涉及一种并联机构旋转空间最大化的设计方法和装置。

背景技术

以并联机构作为精密运动平台的并联机床是20世纪90年代发展起来的新型机床，它是机构学理论、机器人技术和数控技术结合的产物。与传统的串联机床相比，并联机床具有高刚度、低惯性和高响应速度优势，非常适用于高速切削加工的要求。

并联机构适用于精密度高、工件具有复杂曲面的加工领域，特别在航空航天、军事科研、精密器械、高精医疗设备等行业中，具有举足轻重的影响力。然而，为解决并联机构的空间偏转能力有限的问题，往往从理论的结构参数模型出发设计优化算法，通过优化算法获取优选的结构参数值，依据该优选的结构参数值选择数值相近的工程结构件，其中，由于通过优化算法选择工程结构件过程中，并未考虑工程结构件的结构参数的离散化特点，使得通过上述方法指导实际工程设计与制造的并联机构的旋转空间，并不能达到预期效果。

发明内容

本发明实施例提供一种并联机构旋转空间最大化的设计方法和装置，以较好的指导实际构建并联机构，并可以达到预期效果，从而有效提升构建的并联机构的旋转空间。

第一方面，本发明实施例提供一种并联机构旋转空间最大化的设计方法，包括：

获取并联机构的工作环境的空间大小和并联机构的工程部件的型号数据库；

根据所述工作环境的空间大小和所述工程部件的型号数据库确定优化并联机构旋转空间的约束条件；

根据并联机构的最大偏转角函数、一致性偏转因子函数以及各支杆的最大转角函数确定优化目标函数，所述优化目标函数用于表征并联机构的旋转空间体积；

将所述约束条件和所述优化目标函数作为多目标优化算法的输入，通过所述多目标优化算法确定最优解集；

根据所述最优解集选择工程部件构建并联机构，以使所述并联机构在工作环境中获取最大旋转空间；

其中，所述工程部件的型号数据库包括工程部件的型号和与型号对应的尺寸。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据所述工作环境的空间大小和所述工程部件的型号数据库确定优化并联机构旋转空间的约束条件，包括：

根据所述工作环境的空间大小确定并联机构的连续型结构参数的取值范围；

根据所述工程部件的型号数据库确定并联机构的离散型结构参数的取值范围；

将所述连续型结构参数的取值范围和所述离散型结构参数的取值范围作为优化并联机构旋转空间的约束条件。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述连续型结构参数包括并联机构的固定平台的尺寸和并联机构的垂直方向的平移自由度中任意一项或其组合。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述离散型结构参数包括并联机构的直线导轨的尺寸和球面轴承的尺寸中任意一项或其组合。

结合第一方面的第一种至第三种任一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述根据并联机构的最大偏转角函数、一致性偏转因子函数以及各支杆的最大转角函数确定优化目标函数，包括：