中新網(wǎng)沈陽7月29日電 (王景巍)中國科學院沈陽自動化研究所29日發(fā)布消息稱，該所協(xié)作機器人研究團隊提出了一種基于有限元子結(jié)構(gòu)法和正交設(shè)計的協(xié)作機器人全域多目標優(yōu)化設(shè)計方法，該方法解決了協(xié)作機器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化中存在的位姿及非結(jié)構(gòu)參數(shù)影響、多目標耦合、計算速度與精度平衡等問題，具有建模精度高、計算速度快、對各模塊的復雜形狀適應(yīng)性好等特點，能夠有效提高協(xié)作機器人的剛度及動態(tài)性能。

 

　　近年來，協(xié)作機器人研究團隊在中國科學院重點部署項目、中國國家發(fā)展和改革委員會新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程和“互聯(lián)網(wǎng)+”重大工程項目等資助下，系統(tǒng)地開展了協(xié)作機器人機構(gòu)和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法研究，取得了一系列高水平的研究成果。

 

　　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態(tài)性能是協(xié)作機器人設(shè)計中面臨的挑戰(zhàn)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計為解決這一問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機器人的整機剛度和動態(tài)性能，進而提出了一種協(xié)作機器人全域多目標優(yōu)化設(shè)計方法。

 

　　首先，通過建立機器人有限元子結(jié)構(gòu)模型實時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保留有限元法的建模精度；其次，通過灰色關(guān)聯(lián)分析法構(gòu)建多目標優(yōu)化函數(shù)，從多個單目標有效解中提取多目標的最有效解；然后，構(gòu)建正交設(shè)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(shù)的同時降低計算量；最后，通過極差分析獲得最優(yōu)影響因素水平組合，用于指導協(xié)作機器人的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。

 

　　基于上述方法，研究人員對所開發(fā)的SHIR5協(xié)作機器人進行了優(yōu)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，機器人自重不變，剛度與動態(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。此外，相關(guān)成果發(fā)表于優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域國際著名期刊《StructuralandMultidisciplinaryOptimization》。(完)