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粒子群算法在六自由度并联机器人位置正解中的应用
来源:互联网 sk001 | 陈莉 , 张宏立
【分  类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 粒子群算法;6-SPS并联机器人;运动学正解;
【来  源】 互联网
【收  录】 中文学术期刊网
正文:

  通常在工程应用中需要限制可能的实际空间。经验发现最大速度Vmax、约束因子、惯性权值并不经常在解空间内约束粒子。以下是几种设置边界条件的方法:

  1)吸收墙:在某维上粒子撞上解空间的边界,该维的速度令为0,粒子将朝着允许的解空间运动。在此意义上,边界墙吸收了企图脱离解空间的粒子的能量。

2)反射墙:在某维上粒子撞上解空间的边界,该维上速度的符号将改变,粒子朝着解空间反射。

  3)不可见墙:允许粒子无约束运动。但是,冲出解空间的粒子将不计算适应值。

  该技术仅评估在解空间内的粒子,从而节省了计算时间且不干涉粒子的自然运动。

  3 位置正解实例

一个6-SPS并联机构的下平台几何尺寸为:上、下平台外接圆半径R1=0.4m,R2=0.6m;六杆杆长:l1=1.1885m,l2=1.1050m,l3=1.0079m,l4=1.2050m,l5 =1.0197m,l6=0.9671m; 取,建立坐标系如图3所示。

  图3 上下坐标系的设定

待求参数取值范围:,,由于机构的对称性利用MATLAB 编制了Stewart 平台位置正向求解仿真程序。 所得的结果见表1

表1 计算结果 Xp Yp Zp /rad /rad /rad F(适应度值) 迭代次数 0.8430 0.8776 0.3395 -0.0432 0.6674 0.64562.1964e-005300

  将所求位置和姿态代入反解公式,可得L1=1.1885,L2=1.1050,L3=1.0079,L4 =1.2065,L5=1.0180,L6=0.9662,与已知杆长相比较可知,所得结果最大误差为0.0017m。

  图4为所有粒子每代中最佳的适应度值。由图4可知,最佳适应度随着迭代次数

的增加,很快趋近于零;图5为x=的第4个向量Xp的粒子群搜索变化过程,由图可知所有粒子在向目标值集中移动。

  图4 最佳适应度变化过程

  图5 解向量Xp粒子群的移动过程

  4 结束语

  由上文可以得出,粒子群算法的优点:不仅体现了个体的经验,而且运用了群体的协作能力,是一种并行算法,收敛速度快,精度高,实用性强,也可以运用到其他类型的并联机构上。

  粒子群算法在3s左右搜索出最佳解,对初值不敏感,只要给出不同的初值就可求得不同区域的全部解。

  参考文献

  [1] 黄真,赵永生,赵铁石.高等空间机构学[M],高等教育出版社.2006.5 142~158.

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  [3] 张兆印.6-DOF并联机器人位置正解的实用解法[J],计算机工程与应用,2009.9,47~48

  [4] 华欣.粒子群优化算法研究[J].软件开发与设计,2009/S1,17~19.

  [5] 刘延斌,韩秀英.一种Stewart平台位置正解的快速解法[J].矿山机械,2007.3,118~121

  [6]冯志友,李永刚,张策等.并联机器人机构运动与动力分析研究现状及展望[J]. 中国机械工程, 2006,17 (9).

  [7] Lee Tae2Young, Shim Jae2Kyung. Forward kinematics ofthe general 6 - 6 Stewart platform using algebraic elimination [J]. Mechanism and Machine Theory, 2001,36 (9)

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