[发明专利]一种六自由度并联机构优化方法

说明书

本发明涉及一种六自由度并联机构优化方法，在ADAMS中建立六自由度并联机构模型；根据六自由度并联机构模型中的结构优化参数和目标函数，编写六自由度并联机构遗传算法；利用动态链接库技术把六自由度并联机构遗传算法添加到ADAMS中，在ADAMS的优化设计对话框中选定运动方式、优化目标函数，优化参数以及约束条件；在优化算法中调用六自由度并联机构的遗传算法，从而完成六自由度并联机构的优化。本发明利用了ADAMS参数化建模灵活、效率高和动力学分析准确方便的优势，同时综合利用了遗传算法全局优化能力强、鲁棒性强和并行处理的优点，实现了人工智能算法和机械优化相结合，能够高效完成六自由度并联机构的结构优化设计。

技术领域

本发明涉及一种六自由度并联机构优化方法，属于结构设计及优化领域。

背景技术

目前关于六自由度并联机构优化设计方法可分为两类：一类是基于ADAMS机械仿真软件，利用ADAMS中提供的传统优化算法来优化机构参数，即OPTDES-GRG和OPTDES-SQP。这两种算法都是Design Synthesis公司提供的OPTDES代码，并且都要求设计变量有一定的变化范围，目标函数在一定范围内工作。缺点是这些传统算法在实际工作中，很难达到理想效果，易陷入局部最优解，并且变量多于4个时，容易出现软件错误提示。

第二类是基于C语言或MATLAB等编程，使用不同优化算法进行六自由度并联机构的优化计算。优化算法可以灵活选择，除去传统优化算法，还有基于模拟生物体系的仿生优化算法，比如遗传算法和蚁群算法。专利CN201310626619.9提供的《一种标准六自由度并联机构全局优化设计方法》考虑并联机构的负载特性，给出了满足局部最佳动态各向同性的标准Stewart并联机构结构参数设计。但是方法比较繁琐，不利于提高优化效率。这些人工智能或其他复杂优化方法具有全局搜索能力强，但是得到的界面不够直观，无法与动力学、运动学相结合，不够灵活方便。

发明内容：

本发明解决的技术问题是：克服背景技术中的不足，提供一种六自由度并联机构优化方法，综合考虑并联机构的负载特性、工作空间、定位精度、包络尺寸、经济技术方案，结合ADAMS参数化建模灵活、效率高和动力学分析准确方便的优势，与遗传算法全局优化能力强、鲁棒性强和并行处理的优点，针对ADAMS软件提供优化算法的用户接口，利用动态链接库技术，将遗传算法添加到ADAMS中，并在ADAMS中建立了并联机构参数化模型，建立ADAMS与目标函数的链接。从而进行对六自由度并联机构结构参数的优化设计。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种六自由度并联机构优化方法，步骤如下：

(1)在ADAMS中建立六自由度并联机构模型；

(2)根据六自由度并联机构模型中的结构优化参数和目标函数，编写六自由度并联机构遗传算法；

(3)利用动态链接库技术把六自由度并联机构遗传算法添加到ADAMS中，在ADAMS中，在优化设计对话框中选定运动方式、优化目标函数，优化参数以及约束条件；在优化算法中调用六自由度并联机构的遗传算法，从而完成六自由度并联机构的优化。

所述步骤(1)中，在ADAMS中建立六自由度并联机构仿真模型如下：

选取结构优化参数为上铰点分布圆半径、上铰点分布角、下铰点分布圆半径、下铰点分布角和中位时支杆长度，并确定结构优化参数的上下限；在ADMAS中根据结构优化参数变化时支杆的行程变化，得出六自由度并联机构在不同方向运动时的特点，并基于此确定优化目标函数为支杆伸长最大值的最小值，仿真的运动形式为沿Z轴的正弦运动，最后建立约束条件函数。

所述步骤(3)中，将六自由度并联机构遗传算法的程序生成.obj文件，并通过ADAMS软件编译产生动态链接库文件.dll，利用动态链接库技术，建立ADAMS/View与目标函数的链接，从而实现优化设计时成功运行自定义算法，即所述遗传算法。