Многокритериальная оптимизация конструкции дельта-робота с четырьмя степенями свободы

Хорошо изученный за последние 40 лет дельта-робот с тремя степенями свободы относится к самым популярным механизмам параллельной структуры. На сегодняшний день исследование свойств различных модификаций этого механизма является актуальной задачей. Рассмотрен дельта-робот с четырьмя степенями свободы, в котором одна из цепей с параллелограммом разделена на две, что позволяет выходному звену иметь дополнительную вращательную степень свободы. Проведена оптимизация конструкции такого робота с целью максимизации рабочей области и минимизации затрат на модификацию. Решена задача максимизации кубической рабочей области.

Литература

[1] Clavel R. Conception d’un Robot Parallele Rapide a 4 Degres de Liberte. Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, 1991. 133 p.

[2] Clavel R. Device for the movement and positioning of an element in space. Patent US 4976582. Appl. 06.09.1989, publ.11.12.1990.

[3] Liu X.J., Wang J., Oh K.K., et al. A new approach to the design of a delta robot with a desired workspace. J. Intell. Robot Syst., 2004, vol. 39, no. 2, pp. 209–225, doi: https://doi.org/10.1023/B:JINT.0000015403.67717.68

[4] Mirz C., Uzsynski O., Angeles J., et al. Stiffness optimization of delta robots. In: ROMANSY 23. Springer, 2020, pp. 396–404.

[5] Miller K. Experimental verification of modeling of DELTA robot dynamics by direct application of Hamilton’s principle. Proc. 1995 IEEE Int. Conf. Robot. Autom., 1995, pp. 532–537, doi: https://doi.org/10.1109/ROBOT.1995.525338

[6] Merlet J.-P. Parallel robots. Springer, 2006. 402 p.

[7] Ларюшкин П.А., Эрастова К.Г., Филиппов Г.С. и др. К расчету механизмов типа Delta с линейными приводами и различным числом степеней свободы. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2019, № 3, с. 19–29, doi: https://doi.org/10.1134/S0235711919030106

[8] Ларюшкин П.А., Эрастова К.Г., Кобылкевич К.А. и др. Исследование особых положений механизма параллельной структуры семейства Delta с четырьмя степенями свободы. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2019, № 6, с. 34–41, doi: https://doi.org/10.1134/S0235711919060075

[9] Statnikov R.B., Statnikov A.R. The parameter space investigation method toolkit. Boston/London, Artech House, 2011. 240 p.

[10] Глазунов В.А., Дугин Е.Б., Кистанов В.А. и др. Оптимизация параметров механизмов параллельной структуры на основе моделирования рабочего пространства. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2005, № 6, с. 12–16.

[11] Глазунов В.А., Ву Нгок Бик, Нгуен Ксуан Санг. Оптимизация параметров роботов параллельной структуры по двум критериям с учетом сингулярности. Системы управления и информационные технологии, 2007, № 1(27), с. 81–85.

[12] Thanh N.M., Glazunov V., Tuan T.C., et al. Multi-criteria optimization of the parallel mechanism with actuators located outside working space. 11th ICARCV2010, 2010, pp. 1772–1778.

[13] Custodio A.L., Madeira J.F.A., Vaz A.I.F., et al. Direct multisearch for multiobjective optimization. SIAM J. Optim., 2001, no. 21, vol. 3, pp. 1109–1140, doi: https://doi.org/10.1137/10079731X

[14] Gao Z., Zhang D., Ge Y. Design optimization of a spatial six degree-of-freedom parallel manipulator based on artificial intelligence approaches. Robot. Comput. Integr. Manuf., 2010, vol. 26, no. 2, pp. 180–189, doi: https://doi.org/10.1016/j.rcim.2009.07.002

[15] Zangwill W.I. Nonlinear programming: a unified approach. Prentice-Hall, 1969. 356 p.

[16] Гольдштейн Л.А. Оптимизация в среде MATLAB. Пермь, изд-во ПНИПУ, 2015. 190 с.

[17] Эрастова К.Г., Ларюшкин П.А. Рабочие зоны механизмов параллельной структуры и способы определения их формы и размеров. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2017, № 8, с. 78–87, doi: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2017-8-78-87

[18] Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. Москва, Наука, 1991. 95 с.

[19] Zhang C., Sheng Q., Ordonez R. Notes on the convergence and applications of surrogate optimization. Conf. Publications, 2005, no. S, pp. 947–956, doi: http://dx.doi.org/10.3934/proc.2005.2005.947

[20] Werth B., Pitzer E., Affenzeller M. A fair performance comparison of different surrogate optimization strategies. In: EUROCAST 2017. Springer, 2018, pp. 408–415.