基于遗传算法的冗余任务并联机器人驱动优化

以六棱锥式并联机器人为研究对象,采用拉格朗日法建立机构动力学模型,结合直线电动机设计原理,获得驱动电流与任务轨迹之间变化的对应关系。基于遗传算法以瞬时动能最小为优化目标对电动机驱动力进行优化,优化后能耗较非冗余任务能耗降低了47.6%。进行了样机冗余任务轨迹实验,实验结果表明电流变化与仿真结果吻合,验证了优化方法的可行性和合理性。     

4自由度含局部闭链式码垛机器人动力学优化设计

提出一种4自由度含局部闭链式码垛机器人动力学优化设计方法。在建立其刚体动力学模型的基础上,提出在目标轨迹及确定运动规律下,以机器人大臂与小臂关节驱动力矩基于目标轨迹上的最大值最小作为动力学优化目标。在此基础上,构造有约束的多目标优化问题,并利用理想点法将该多目标优化问题转化成单目标优化问题加以解决。工程实例证明利用所提方法优化后得到的机器人尺度参数,能够使机器人在目标轨迹上的动力学性能明显改善,大臂与小臂关节驱动力矩峰值降幅分别为9.782%和8.207%,说明优化方法合理、有效。     

基于Kane方程的冗余驱动5UPS/PRPU并联机床动力学分析

为了解决冗余驱动并联机构的驱动力协调问题,搭建基于动力学的控制系统,实现冗余驱动并联机床的力位混合控制,以原有5UPS/PRPU并联机床为研究对象,改变中间PRPU约束分支为冗余驱动分支,构成冗余驱动并联机床,在其运动学分析的基础上,采用计算效率较高的Kane方法建立了该并联机床的动力学模型;应用ADAMS软件仿真得出驱动力并与Kane动力学模型求解出的驱动力进行比较,验证了Kane动力学模型的正确性,为冗余驱动并联机床力位混合控制研究奠定了理论基础。     

基于ADAMS的采摘机器人动力学仿真研究

首先,对ADAMS动力学仿真过程进行了分析和介绍,采用SolidWorks三维机械设计软件建立采摘机器人虚拟样机;然后,建立了采摘机器人动力学方程并进行了动力学分析,并利用ADAMS软件进行了仿真.仿真结果表明:采摘机器人末端执行器在各坐标轴上的速度和加速度都比较稳定光滑,各个时间端没有间断点,表明采摘机器人各个关节在...     

基于改进遗传算法的喷涂机器人轨迹优化

针对复杂的自由曲面,采用匀速喷涂方法,曲面上曲率的变化造成涂层厚度差较大。首先,根据平面上的喷涂实验和微分几何的面积放大定理推导出自由曲面上的漆膜生长模型;其次,建立分段优化路径速率的优化模型;最后,以表面有凹凸结构的复杂曲面为喷涂对象,采用改进遗传算法进行轨迹优化。仿真结果验证了数学模型和优化算法的有效性与和可行性。     

Delta并联机器人弹性动力学研究

采用有限元理论建立Delta并联机器人柔性构件的运动微分方程,结合机构的运动特点,规定了结点位移的方向,得到机构系统的动力学模型.将机构的真实运动看作名义运动与弹性振动的叠加,同时将动平台的位置和方向误差看作名义运动的摄动,得出动平台位形误差与结点位移的关系方程.在实例中,综合考虑重力、惯性力及阻尼共同作用下的动力响应,得到机构模态频率在工作空间的特性,对动平台的6维误差进行了全面评估.     

码垛机器人运动动力学分析

未来市场发展,工业化进程会不断加深。码垛机器人有比较合理的运动动力学特性,被广泛应用。以技术为核心,码垛机器人向着智能化方向发展,力学分析是机器人设计的重要环节。以码垛机器人的Z轴升降机构动力学分析为主,对机器人整体进行了研究,并进行了相关计算,验证了Z轴方向受力的合理性。      

柔性并联机器人动力学建模

针对一般柔性并联机器人动力学模型,提出了一种精确而简单的动力学建模方法.根据并联机器人结构特点,将其划分为若个刚性子结构和弹性子结构,形成一个刚柔结合的系统.静平台和动平台相对其他构件变形较小,将它们作为刚性子结构,各个支链作为弹性子结构.分别建立各子结构的动力学方程,弹性子结构采用有限元法和模态综合法建立其动力学方程;考虑各个柔性支链弹性变形对刚性子结构的影响,建立刚性子结构动力学方程;推导出相邻的刚性子结构和弹性子结构之间的几何约束关系.通过相邻子结构的协调矩阵,将各个子结构的方程进行装配形成系统的弹性动力学方程.通过一种高速并联机械手的动力学特性比较分析,表明该方法的正确性和可行性.由于引入刚性子结构和采用了模态综合法,减少了系统自由度数,从而简化了计算模型,为柔性并联机器人提供一种实用的建模方法.     

基于视觉算法的采摘机器人控制优化研究

为了优化采摘机器人控制,基于视觉技术设计了控制系统。首先,在大津分割法的基础上,计算图像中的角点,将角点从分割后的二值图中去除,降低背景干扰点簇的影响;其次,建立褐菇几何特征参数,以此参数对褐菇进行特征图像提取;再次,采用遗传学算法,对褐菇采摘路径进行优化,与传统往复前进式路径规划相比路程缩短了30.5%;最后,对系统进行实地褐菇采摘测试,结果显示：辨别成功率分布区间为[87%, 91.7%],采摘成功率分布区间为[80%, 85.75%],单个褐菇平均采摘时间分布区间为[12.4s, 13.2s],系统具有良好的采摘性能。     

随机不确定扰动诱发的机器人动力学行为及其优化

研究随机不确定扰动诱发的平面三杆双足机器人动力学行为,并对其进行优化。在实现理想情形下平面三杆双足机器人稳定行走的基础上,建立了随机不确定扰动下双足机器人的运动学模型、混杂动力学模型,研究了具有HZD反馈控制的机器人在随机不确定扰动下的动力学行为;针对随机不确定扰动,提出了一种BPNN-HZD反馈控制方法,采用该方法对平面三杆双足机器人进行控制,优化其动力学行为。仿真实验结果表明:当平面三杆双足机器人不能以足够大的力度补偿随机不确定扰动影响时,机器人会逐渐出现发散的动力学行为;BPNN-HZD反馈控制方法能够显著减弱随机不确定扰动对机器人动力学行为的影响,从而有效避免机器人的发散动力学行为。     

基于混合遗传算法的谐波齿轮传动优化设计

以谐波齿轮传动体积最小为优化设计目标,建立了混合离散变量优化设计数学模型。引入混沌移民算子,对基本遗传算法进行了改进,以维持群体的多样性,提高全局收敛能力。提出了一种设计变量的离散化处理方法,结合染色体编码的修正技术,在遗传算法中染色体按离散化后的设计变量进行离散搜索。开发了混合离散变量优化的改进遗传算法程序,给出了谐波齿轮传动的混合离散变量优化设计实例,所得优化设计参数符合设计规范,不需进一步处理就可直接用于制造。     

基于CFD技术的多级潜水泵优化设计

结合多级潜水泵的特点,针对后倾式叶轮及空间导叶的多级潜水泵,以效率最大为优化目标进行优化设计.为了提高优化的精度,对后倾式叶轮和空间导叶进行参数化拟合处理,选择叶轮和导叶的进出口角作为控制参数并在原模型基础上增加±20°作为优化范围,在不断进行流场校核的基础上基于遗传算法寻找目标函数的最优值,得到控制参数变化范围内的最优叶轮模型.数值模拟结果表明:当叶轮根部进口角为35.53°,出口角为27.32°,导叶进口角为15.48°,出口角为61.75°时获得最优模型,优化后的水泵效率提高了4.12％,单级扬程提高了,1.449 m,拓宽了水泵的高效区,提高了水泵的运行稳定性,泵性能得到了优化.     

综合关节和杆件柔性的机械臂刚柔耦合建模与仿真

基于Lagrangian方程和转子非线性扭簧模型,建立柔性机械臂刚柔耦合动力学模型;通过假设模态法将物理坐标转换为模态坐标;利用ADAMS建立了虚拟样机,用于求解仅考虑杆件柔性时的运动;在Matlab中编写了Runge-Kutta算法,用于求解综合关节和杆件柔性时的运动。针对重力和驱动力作用下的垂直面摆动,给出了不同末端负载影响下的柔性关节转角和末端变形曲线;分析了关节柔性与杆件柔性之间的耦合关系。结果表明关节柔性不可忽略,关节和杆件柔性耦合作用下的末端振动小于两者的叠加,振型由关节和杆件的柔性确定,但幅值主要受驱动力影响。     

基于稳健设计理论的汽车转向机构集成化设计

应用稳健设计理论采用集成仿真技术,以转向梯形底角、转向臂长度、主销中心距和轴距为设计参数,传动角为约束,以转向时内轮实际转角与理论转角的误差最小为目标函数,同时考虑零件制造精度对转向性能的影响,采用具有正态分布参数的蒙特卡罗法和多目标遗传算法对转向机构进行稳健优化设计。结果表明,该集成仿真方法与传统数学模型设计方法相比较大地提高了分析研究效率,而且当设计参数存在微小变化时,能有效保证转向系统的运动轨迹精度和传动稳定性。     

基于遗传算法的工艺路线生成及优

针对计算机辅助工艺规划中的工艺路线的决策问题,通过实例介绍了一种基于遗传算法的工艺路线优化算法.首先将被加工零件划分为若干特征元,采用反向设计法生成每个特征元的加工工序序列;根据特征元之间的约束关系,确定特征元的优先加工关系并建立优化目标函数;设计了校验程序以保证染色体的有效性;在目标函数的基础上建立了适应度函数;设计了染色体的复制、交换和突变算法,然后利用遗传算法对工艺路线进行优化.最后通过实例验证了该算法的可行性和有效性.     

基于CFD分析技术的汽车除霜风道优化设计

为验证某新开发车型除霜系统的性能,利用CFD分析软件star-ccm+对其流场进行了模拟计算,结果发现前风窗除霜气流分布不合理。经对除霜风道作改进设计,前窗气流分布得到了改善。进行了改进模型的瞬态除霜过程仿真,结果表明达到了设计目标。     

基于公理设计的优化设计方法与应用

在分析了公理设计与优化设计之间关系的基础上,提出了基于公理设计的优化设计方法。使用正交试验和方差分析技术确定设计变量对各设计目标的影响程度,按设计目标的多少对设计参数进行分组,使之类似于准耦合或无耦合的优化设计,避免了多个设计目标之间的反复权衡。通过求解盘式制动器的优化问题,验证了该方法的有效性。     

遗传优化模糊控制器在温室控制系统中的应用

提出了采用遗传算法优化隶属函数实现模糊控制器优化设计的方法，并将这种优化设计的模糊控制器应用于温室集散控制系统中。试验结果表明，优化后的模糊控制器具有良好的、静态性能和较好的节能效果。此外，这种控制模式还能降低控制系统的成本，提高整个系统的运行效率和可靠性。     

基于Boltzmann机人工神经网络的机构优化设计

研究了一种新型优化算法。利用 Boltzm ann机人工神经网络的理论和方法 ,结合模拟退火算法 ,构造合适的求解优化设计问题的人工神经网络 ,将优化问题的寻优过程和 Boltzm ann机的演化过程进行对应 ,将优化问题的目标函数和 Boltzmann机的能量函数相对应。以铰链四杆机构实现给定运动规律为仿真实例 ,进行了验证。