[发明专利]圆钢端面贴标五自由度混联机器人尺度综合方法

摘要

圆钢端面贴标五自由度混联机器人尺度综合方法，包含如下步骤：根据机构构型确定优化参数并建立优化向量；将混联机器人整体视做串联机构，采用微分变化法求解雅可比矩阵，并联机构视为一个串联关节，采用微分变换法求解其雅可比矩阵，并将其带入到混联机构雅可比矩阵的相应列，建立混联机构雅可比矩阵；建立混联机构全域运动学性能指标；建立混联机构全域刚度性能指标；建立机构全域传动性能指标；以运动学、刚度及传动性能指标作为优化目标函数，并利用蒙特卡洛法将目标函数中的机构位置参数统一；采用pareto前沿法，利用带精英保留策略的非支配排序遗传算法寻找目标函数最优值，得到最佳尺寸，有效解决了混联机构尺度综合问题。

主权项

1.圆钢端面贴标五自由度混联机器人尺度综合方法，方法针对的五自由度混联机器人机构由三平移并联机构串接二自由度旋转串联机构构成，并联机构是由静平台、动平台以及连接静平台和动平台的3条RRP4RR支链构成的一个封闭机构，3条RRP4RR支链均由转动副R、转动副R、平行四边形机构P4R和转动副R串接而成，三条支链沿静平台周向均布，串联机构的两个转动关节依次串接在并联机构动平台上，且两关节轴线空间垂直，其特征在于采用如下方法进行尺度综合，具体步骤如下：第1步，确立需要优化的几何参数即优化目标，包括并联机构主动臂l1，并联机构从动臂l2，并联机构动静平台半径差e，串联机械臂l3，串联机械臂l4，即优化问题为寻找一个向量P：P=[l1l2el3l4]T；第2步，建立混联机构雅可比矩阵J，将混联机器人整体视做串联机构，其中并联机构视为一个串联关节，采用微分变换法求解并联机构的雅可比矩阵并将并联机构的雅可比矩阵作为混联机构雅可比矩阵相应的一列，串联机构的雅可比矩阵同样采用微分变换法求得，进而得到混联机构整体的雅可比矩阵；第3步，建立机构全域运动学性能指标函数ηJ，以混联机器人雅可比矩阵的条件数来衡量机构的运动学性能，当条件数为无穷大时，机构为奇异构型，条件数越小，机构运动学性能最优，故优化目标为ηJ→min；第4步，建立机构全域刚度性能指标函数ηG，以刚度矩阵表示机构的刚度性能，将刚度矩阵的最小奇异值作为其条件数，故优化目标为ηG→min；第5步，建立机构全域传动性能指标函数ηS，以全域条件数的倒数作为评定机构传动性能的指标，条件数的倒数越大，机构的传动性能越好，故以全域条件数倒数的负数作为全域传动性能指标函数，优化目标为ηS→min；第6步，以ηJ，ηG，ηS作为优化目标函数，并联机构末端位置信息以x，y，z来表示，串联机构的关节变量通过蒙特卡洛法获得；第7步，采用pareto前沿法，利用优化算法寻找目标函数最小值：minF(P)=min(ηJ,ηG,ηS)T，并得到对应的设计变量。