本文關(guān)鍵詞：基于Isight的3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文結(jié)合設(shè)計(jì)的皮下穿刺手術(shù)機(jī)器人,對3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),針對運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的多個(gè)性能進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化研究,并且對算法的優(yōu)劣進(jìn)行了研究分析。把優(yōu)化軟件Isight運(yùn)用到3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化中,建立的優(yōu)化流程和提出的優(yōu)化算法評判標(biāo)準(zhǔn)對今后的研究有一定的參考意義。本文的主要研究內(nèi)容如下。對手術(shù)機(jī)器人主要部分3-PRS機(jī)構(gòu)的基本理論進(jìn)行了詳細(xì)的研究與計(jì)算,分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué),計(jì)算出反解,并應(yīng)用軟件Isight和ADAMS對運(yùn)動(dòng)學(xué)反解進(jìn)行仿真驗(yàn)證,采用螺旋理論結(jié)合李群理論對并聯(lián)機(jī)構(gòu)雅克比矩陣進(jìn)行求解。對并聯(lián)機(jī)構(gòu)靜力學(xué)進(jìn)行分析,建立靜平衡方程,求出力雅克比矩陣。建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)層面和靜力學(xué)層面的性能指標(biāo)為下文的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)�；贗sight軟件對手術(shù)機(jī)器人的3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)層面的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用前文建立的3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的指標(biāo)作為目標(biāo)。基于NSGA-Ⅱ方法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。得到分布性良好的Pareto解集及Pareto前沿,分析目標(biāo)指標(biāo),并給出優(yōu)化算例以體現(xiàn)優(yōu)化效果的有效性。對3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行6Sigma穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì),將運(yùn)動(dòng)層面的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)作為確定性優(yōu)化設(shè)計(jì),首先進(jìn)行6Sigma穩(wěn)健性分析,然后對其進(jìn)行6Sigma穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì),結(jié)果分析表明,并聯(lián)機(jī)構(gòu)Sigma質(zhì)量水平和可靠性性有了明顯的提高,百萬次品率下降明顯。對3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,建立動(dòng)力學(xué)方程,基于動(dòng)能等效原理求解動(dòng)力學(xué)質(zhì)量矩陣。根據(jù)質(zhì)量矩陣建立了動(dòng)力學(xué)靈巧度指標(biāo),基于有限元法建立了基頻指標(biāo)�；贗sight軟件,采用DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與多目標(biāo)優(yōu)化算法混合的方法解決優(yōu)化問題。由DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得到的效果圖表現(xiàn)了各參數(shù)對目標(biāo)函數(shù)的影響程度。Pareto解集給出了所有可行解。最后給出的算例體現(xiàn)了良好的優(yōu)化效果。目前優(yōu)化設(shè)計(jì)方法繁雜,為提高優(yōu)化質(zhì)量,本文提出了評價(jià)優(yōu)化算法的方法標(biāo)準(zhǔn),分別用NSGA-Ⅱ和NCGA算法對并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,對這兩種非歸一化方法的優(yōu)化質(zhì)量進(jìn)行研究比較。實(shí)驗(yàn)分析表明NSGA-Ⅱ算法的優(yōu)化質(zhì)量優(yōu)勢明顯。
【關(guān)鍵詞】：手術(shù)機(jī)器人 3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu) Isight平臺(tái) 多目標(biāo)優(yōu)化 6Sigma穩(wěn)健性
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 并聯(lián)機(jī)器人的簡介以及發(fā)展10-13
• 1.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域13-16
• 1.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)國內(nèi)外研究狀況16-17
• 1.4 軟件Isight的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 論文研究意義以及內(nèi)容18-20
• 1.5.1 論文研究意義18
• 1.5.2 論文研究內(nèi)容18-20
• 第2章 3-PRS手術(shù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)分析及優(yōu)化指標(biāo)的確立20-37
• 2.1 基于 3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的輔助皮下穿刺手術(shù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)20-22
• 2.2 自由度分析22-25
• 2.2.1 螺旋理論對自由度的分析22-24
• 2.2.2 Kutzbach-Grubler公式計(jì)算自由度數(shù)24-25
• 2.3 3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析25-31
• 2.3.1 3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解求解25-26
• 2.3.2 基于Isight的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解數(shù)值仿真26-28
• 2.3.3 基于ADAMS的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解仿真驗(yàn)證28-29
• 2.3.4 3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的雅克比矩陣的建立29-31
• 2.4 3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析31-33
• 2.5 運(yùn)動(dòng)學(xué)性能指標(biāo)的研究33-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第3章 3-PRS機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)多目標(biāo)優(yōu)化及 6Sigma穩(wěn)健性優(yōu)化37-51
• 3.1 基于Isight軟件的多目標(biāo)優(yōu)化37-42
• 3.1.1 Isight軟件的多目標(biāo)優(yōu)化流程簡介37
• 3.1.2 優(yōu)化性能指標(biāo)的建立37-39
• 3.1.3 多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立39
• 3.1.4 基于Isight的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程39-40
• 3.1.5 多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果分析40-42
• 3.2 3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)42-50
• 3.2.1 穩(wěn)健性優(yōu)化概念簡介42-44
• 3.2.2 6Sigma穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)問題描述44-45
• 3.2.3 基于可靠性評價(jià)技術(shù)的 6Sigma穩(wěn)健性分析45-47
• 3.2.4 6Sigma穩(wěn)健性優(yōu)化47-50
• 3.3 本章小結(jié)50-51
• 第4章 3-PRS機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析及動(dòng)態(tài)特性多目標(biāo)優(yōu)化51-61
• 4.1 動(dòng)力學(xué)分析及動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的建立51-55
• 4.1.1 動(dòng)力學(xué)方程51
• 4.1.2 基于動(dòng)能等效的質(zhì)量矩陣的求解51-53
• 4.1.3 動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)53-55
• 4.2 3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性多目標(biāo)優(yōu)化55-59
• 4.2.1 動(dòng)態(tài)特性優(yōu)化目標(biāo)55-56
• 4.2.2 動(dòng)態(tài)特性多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立56-57
• 4.2.3 動(dòng)態(tài)特性多目標(biāo)優(yōu)化流程57-58
• 4.2.4 動(dòng)態(tài)特性多目標(biāo)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析58-59
• 4.3 本章總結(jié)59-61
• 第5章 非歸一化算法在并聯(lián)機(jī)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化中的對比分析61-70
• 5.1 3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)優(yōu)化模型建立61-64
• 5.1.1 優(yōu)化目標(biāo)的確定61-63
• 5.1.2 動(dòng)態(tài)特性多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立63-64
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法與流程64-66
• 5.2.1 算法優(yōu)劣的評判指標(biāo)64
• 5.2.2 算法描述64-65
• 5.2.3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)流程65-66
• 5.3 動(dòng)態(tài)特性多目標(biāo)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析66-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論與展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 作者簡介76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和科研成果76-77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：392371