بهینه سازی چند هدفه ساختار ربات موازی هگزا بر اساس شاخص های سینماتیکی و دینامیکی

در کار حاضر، تاثیر پارامترهای ساختاری ربات موازی شش درجه آزادی هگزا بر شاخص های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته و ساختار ربات با استفاده از الگوریتم بهینه سازی زنبور عسل چندهدفه، بهینه می شود. پس از تشریح ساختار و تعیین پارامترهای هندسی سازنده ربات، روابط مربوط به سینماتیک معکوس آن استخراج شده و ماتریس ژاکوبین که ارتباط دهنده میان مولفه های بردار سرعت مجری نهایی و بردار سرعت های زاویه ای مفصلی است، به دست می آید. از طریق محاسبه مجموع انرژی جنبشی اجزا ربات به صورت ضریبی از بردار سرعت دورانی مفاصل عمل کننده، ماتریس اینرسی استخراج می شود. معکوس عدد وضعیت سینماتیکی محلی و سراسری بر پایه ماتریس ژاکوبین بی بعد به عنوان اندیس اندازه گیری مهارت سینماتیکی ربات منظور می گردد. با تعیین ماتریس جرم به عنوان ارتباط دهنده مولفه های بردار شتاب مجری نهایی و بردار گشتاوری مفاصل عمل کننده، شاخص برآورد مهارت دینامیکی محلی و سراسری ربات ارائه می شود. با در نظر گرفتن شاخص های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی در فضای کاری مکعبی به عنوان توابع هدف، ساختار ربات هگزا با استفاده از الگوریتم زنبور عسل چند هدفه، بهینه می گردد. بدین منظور، قیدهای هندسی مناسب شامل محدودیت حرکتی مفاصل یونیورسال و کروی، و قیدهایی به منظور دوری از موقعیت های تکین در نظر گرفته می شوند. نمودار پارتو مربوط به بهینه سازی چند هدفه که نشان دهنده پاسخ های نامغلوب می باشد، ارائه شده است. همچنین نمودارهای تاثیر تغییر پارمترهای ساختاری ربات هگزا بر مقادیر شاخص های عملکردی سینماتیکی و دینامیکی بهینه ترسیم شده و در نهایت توزیع شاخص های عملکردی در فضای کاری مورد نظر نشان داده شده است.

کلیدواژه ها:

Hexa Parallel Robot ، Kinematic Dexterity ، Dynamic Dexterity ، multi-objective optimization ، Bees Algorithm ، ربات موازی هگزا ، مهارت سینماتیکی ، مهارت دینامیکی ، بهینه سازی چند هدفه ، الگوریتم زنبور عسل