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資訊頻道近日，中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所協(xié)作機器人研究團隊提出了一種基于有限元子結構法和正交設計的協(xié)作機器人全域多目標優(yōu)化設計方法，該方法以機器人彈性變形、固有頻率以及質(zhì)量等多種性能指標為優(yōu)化目標，解決了協(xié)作機器人結構優(yōu)化中存在的位姿及非結構參數影響、多目標耦合、計算速度與精度平衡等問(wèn)題，具有建模精度高、計算速度快、對各模塊的復雜形狀適應性好等特點(diǎn)，能夠有效提高協(xié)作機器人的剛度及動(dòng)態(tài)性能，相關(guān)成果發(fā)表于優(yōu)化設計領(lǐng)域國際著(zhù)名期刊Structural and Multidisciplinary Optimization。
在安全、輕質(zhì)、大負載自重比的約束下要求機器人具有的較高的剛度與動(dòng)態(tài)性能是協(xié)作機器人設計中面臨的挑戰，結構優(yōu)化設計為解決這一問(wèn)題提供了有效的途徑。在該項研究中，研究人員采用全域彈性變形和一階固有頻率指標評價(jià)機器人的整機剛度和動(dòng)態(tài)性能，進(jìn)而提出了一種協(xié)作機器人全域多目標優(yōu)化設計方法。首先，通過(guò)建立機器人有限元子結構模型實(shí)時(shí)高效地獲得機器人的多種全局性能指標，該建模方法能夠在保證計算效率的同時(shí)保留有限元法的建模精度；其次，通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析法構建多目標優(yōu)化函數，從多個(gè)單目標有效解中提取多目標的最有效解；然后，構建正交設計試驗，求解在不同影響因素水平下的灰色關(guān)聯(lián)度，在不減少優(yōu)化參數的同時(shí)降低計算量；最后，通過(guò)極差分析獲得最優(yōu)影響因素水平組合，用于指導協(xié)作機器人的結構優(yōu)化設計?；谏鲜龇椒?，研究人員對所開(kāi)發(fā)的SHIR5協(xié)作機器人進(jìn)行了優(yōu)化設計，結構優(yōu)化后，機器人自重不變，剛度與動(dòng)態(tài)性能得到了明顯的提升，驗證了本方法的正確性與有效性。
近年來(lái)，協(xié)作機器人研究團隊在中科院重點(diǎn)部署項目、國家發(fā)改委新一代信息基礎設施建設工程和“互聯(lián)網(wǎng)+”重大工程項目等資助下，系統地開(kāi)展了協(xié)作機器人機構和結構的優(yōu)化設計方法研究，取得了一系列高水平的研究成果，為協(xié)作機器人的設計開(kāi)發(fā)提供了理論依據和技術(shù)支撐。
來(lái)源：中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號