مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

به‌ کارگیری الگوریتم‌های تکاملی در طراحی بهینه‌ی چندهدفه‌ ی ربات‌های موازی کابلی صفحه‌ای

نویسندگان
1 استاد گروه کنترل و سیستم
2 کارشناس ارشد دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
3 استادیار گروه مکاترونیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
4 استادیار، گروه مکاترونیک، دانشکده علوم و فنون، دانشگاه تهران
چکیده
این مقاله با بهره گیری از الگوریتم‌های بهینه‌سازی تکاملی، به طراحی بهینه چند هدفه ربات‌های کابلی می‌پردازد. با توجه به اینکه در ربات‌های کابلی، کابل‌ها همیشه باید در حالت کششی قرار داشته باشند، وسعت فضای کاری کنترل‌پذیر ربات به عنوان معیاری برای طراحی بهینه ربات انتخاب شده ‌است. این معیار یکی از موارد بسیار مهمی است که در کارایی ربات های کابلی مورد توجه قرار می گیرد. علاوه بر آن برای آنکه ربات کابلی مهارت و دقت کافی داشته باشد و بتواند در همه جهات مورد نیاز، مانور دلخواه را انجام دهد، از معیارهای دیگر سینماتیکی همانند عدد وضعیت عمومی، حساسیت سینماتیکی انتقالی و دورانی استفاده شده است. با بررسی تقابل این معیار ها با یکدیگر نشان داده شده است که استفاده از روشهای بهینه سازی چند هدفه روش موثری برای رسیدن به مصالحه مناسب در طراحی ربات است. سپس با بهره گیری از روش‌های بهینه‌سازی چند هدفه‌ای با ساختار الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات، جبهه بهینگی پرتو به گونه‌ای برای متغیرهای طراحی ربات کابلی صفحه‌ای بدست آورده شده است که مصالحه‌ مناسبی بین توابع هدف طراحی صورت گیرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Appling Evolutionary Algorithms in Multi objective Optimization of Planar Cable-driven Parallel Robots

نویسندگان English

Hamid Taghirad 1
Ahmad Khalilpour 2
Mahdi Aliyari 3
Mahdi Tale Masouleh 4
چکیده English

This paper investigates the multi-objective optimization design of planar cable-driven parallel robots by using the evolutionary optimization algorithm. Since in cable-driven parallel robots, the cables should remain in tension in all configurations, the extent of the controllable workspace is considered as one of the design indices. This objective function is of utmost importance to the design of cable-driven parallel robots, since it considers the unidirectional properties of the cables in the analysis. In addition, in order for the robot to have suitable dexterity and accuracy and to be able to manipulate any arbitrary task in all the required directions, various kinematic indices such as global condition number, translational and rotational kinematic sensitivity indices are used. Through analysis of the conflict of these objectives within the workspace of the robot, it is shown that use of multi-objective optimization is an effective method to reach to a suitable trade-off. Furthermore, by applying multi-objective optimization methods such as the non-sorting genetic algorithm and the adaptive weighted particle swarm optimization algorithm, the optimal pareto front for the design parameters for the cable robot is obtained such that to draw a compromise between the robot designs.

کلیدواژه‌ها English

Planar cable robot
multi-objective optimization
Kinematic Sensitivity
Condition Number
Controllable workspace.‎