بهینه‌سازی چند هدفه ساختار ربات موازی هگزا بر اساس شاخص‌های سینماتیکی و دینامیکی

Abstract

در کار حاضر، تاثیر پارامترهای ساختاری ربات موازی شش درجه آزادی هگزا بر شاخص‌های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته و ساختار ربات با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی زنبور عسل چندهدفه، بهینه می‌شود. پس از تشریح ساختار و تعیین پارامترهای هندسی سازنده ربات، روابط مربوط به سینماتیک معکوس آن استخراج شده و ماتریس ژاکوبین که ارتباط‌دهنده میان مولفه‌های بردار سرعت مجری نهایی و بردار سرعت‌های زاویه‌ای مفصلی است، به دست می‌آید. از طریق محاسبه مجموع انرژی جنبشی اجزا ربات به صورت ضریبی از بردار سرعت دورانی مفاصل عمل‌کننده، ماتریس اینرسی استخراج می‌شود. معکوس عدد وضعیت سینماتیکی محلی و سراسری بر پایه ماتریس ژاکوبین بی‌‌بعد به عنوان اندیس اندازه‌گیری مهارت سینماتیکی ربات منظور می‌گردد. با تعیین ماتریس جرم به عنوان ارتباط دهنده مولفه‌های بردار شتاب مجری نهایی و بردار گشتاوری مفاصل عمل‌کننده، شاخص برآورد مهارت دینامیکی محلی و سراسری ربات ارائه می‌شود. با در نظر گرفتن شاخص‌های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی در فضای کاری مکعبی به عنوان توابع هدف، ساختار ربات هگزا با استفاده از الگوریتم زنبور عسل چند هدفه، بهینه می‌گردد. بدین منظور، قیدهای هندسی مناسب شامل محدودیت حرکتی مفاصل یونیورسال و کروی، و قیدهایی به منظور دوری از موقعیت‌های تکین در نظر گرفته می‌شوند. نمودار پارتو مربوط به بهینه‌سازی چند هدفه که نشان‌دهنده پاسخ‌های نامغلوب می‌باشد، ارائه شده است. همچنین نمودارهای تاثیر تغییر پارمترهای ساختاری ربات هگزا بر مقادیر شاخص‌های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی بهینه ترسیم شده و در نهایت توزیع شاخص‌های عملکردی در فضای کاری مورد نظر نشان داده شده است.