【摘要】：6自由度搖擺臺因其具有剛度大、承載能力強(qiáng)、慣性小、位置誤差不積累、易于力反饋控制等優(yōu)點(diǎn)得到了越來越深入的研究與應(yīng)用。通過分析6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動學(xué)模型,提出了一種具有全局尋優(yōu)的基于差分進(jìn)化的位置正解方法。差分進(jìn)化方法在充分借鑒遺傳進(jìn)化算法的思想基礎(chǔ)上,采用了3個(gè)基因的相對信息,可以較好地提升算法的全局尋優(yōu)能力,而且算法采用實(shí)數(shù)編碼方式更容易在實(shí)踐中應(yīng)用。仿真表明了該算法對求解問題起到了很好的全局優(yōu)化作用。
【圖文】：

(2)鄭春紅［14］利用遺傳算法先求解簡單的運(yùn)動學(xué)逆解，進(jìn)而再反求出運(yùn)動學(xué)正解，但求出的是單解，并不都是最優(yōu)解。因此，本文作者針對上述問題，提出了基于差分進(jìn)化的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)正解方法。26自由度搖擺臺的結(jié)構(gòu)分析2.16-SPS并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作原理文中所研究的對象是6-SPS并聯(lián)機(jī)器人，它的結(jié)構(gòu)為典型的Stewart平臺。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上下平臺均為不等邊對稱六邊形，下平臺固定，上平臺可以進(jìn)行空間的6自由度運(yùn)動，六只結(jié)構(gòu)相同、行程相同的伸縮桿通過萬向十字節(jié)連接上下兩平臺。系統(tǒng)的實(shí)物圖如圖1所示。圖1搖擺臺實(shí)物圖該搖擺臺的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)尺寸如下:自由度數(shù)為6;線移動伸縮桿數(shù)為6;平臺上兩近相鄰鉸鏈點(diǎn)的距離S為100mm;平臺上兩遠(yuǎn)相鄰鉸鏈點(diǎn)的距離K為1234mm;上、下平臺外接圓半徑為743mm;上、下平臺初始位置間距為410mm。構(gòu)成本并聯(lián)機(jī)構(gòu)的6個(gè)伸縮桿可以獨(dú)立的運(yùn)動，運(yùn)動行程為300mm。上平臺上的任意一點(diǎn)通過6個(gè)伸縮桿的運(yùn)動，即調(diào)整6個(gè)伸縮桿的伸長量來改變其在空間中的位姿，整個(gè)搖擺臺可以實(shí)現(xiàn)上平臺相對于下平臺X、Y、Z軸的平移和翻轉(zhuǎn)。也就是說上平臺有6個(gè)運(yùn)動自由度。前人的研究表明6自由度并聯(lián)機(jī)器人的活動范圍是一個(gè)蘑菇形空間［15］，該并聯(lián)機(jī)器人的單自由度運(yùn)動空間，如表1所示。表1單自由度搖擺臺運(yùn)動空間X'軸方向Y'軸方向Z'軸方向評議范圍/mm±250±267.3±238旋轉(zhuǎn)范圍±22.1°±21°±17.5°2.2并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型6自由度搖擺臺的空間位置分析是求解其輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件之間的位置關(guān)系，這是搖擺臺運(yùn)動分析最基本的任務(wù)，，也是機(jī)構(gòu)速度、加速度、受力分析、誤差分析、工作空間分析、動力分析和機(jī)構(gòu)綜合等問題的基矗當(dāng)已知搖擺臺主動件的位置(即伸縮桿的伸長量)，求解其輸

系，如圖2所示，動坐標(biāo)系o－xyz建立在上平臺中心，定坐標(biāo)系O－XYZ建立在下平臺中心。圖2并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖在動坐標(biāo)系中的任一向量Ｒ'可以通過坐標(biāo)變換方法變換到固定坐標(biāo)系中的Ｒ，變換公式為:Ｒ=TＲ'+P(1)其中T=d11d12d13d21d22d23d31d32d33=cosγcosαcosγsinβsinα－sinγcosαcosγsinβcosα+sinγsinαsinγsinβsinγsinβsinα+cosγcosαsinγsinβcosα－cosγsinα－sinβcosβsinαcosβcosα(2)P={XpYpZp}T(3)式中:T為上平臺姿勢的方向余弦矩陣，其中第1、2、3列分別為動坐標(biāo)系的x、y、z在固定坐標(biāo)系中的方向余弦，α、β、γ分別為上平臺的動坐標(biāo)系相對于固定平臺坐標(biāo)系的3個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)角;P為上平臺選定的參考點(diǎn)P，即動坐標(biāo)系的原點(diǎn)在固定坐標(biāo)系中的位置矢量。根據(jù)上述坐標(biāo)定義，利用幾何關(guān)系，可以很容易寫出上下平臺各鉸鏈點(diǎn)(bi，Bi，i=1，2，…，6)在各自坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，本搖擺臺上平臺各鉸點(diǎn)在坐標(biāo)系o－xyz中的坐標(biāo)為:b1(50－7410)，b2(6673270)b3(6174140)，b4(－6174140)b5(－6673270)，b6(－50－7410)下平臺各鉸點(diǎn)的坐標(biāo)(坐標(biāo)系O－XYZ中):B1(6174140)，B2(667－3270)B3(507410)，B4(－507410)B5(－667－3270)，B6(－617－4140)由于上下兩平臺相互平行，兩者間距為410mm，因此，上平臺各鉸點(diǎn)相對于O－XYZ坐標(biāo)系的坐標(biāo)分別是:b'1(50－741410)，b'2(667327410)b'3(617414410)，b'4(－617414410)b'5(－667327410)，b'6(－50－741410)這時(shí)6個(gè)伸縮桿長矢量(i=1，2，…，6)可在固定坐標(biāo)系中表示為:li=bi?
【作者單位】： 中國石油天然氣股份有限公司天然氣銷售分公司管理部;
【分類號】：TP242;TH112

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本文編號：2517980