基于MOGWO的擬人機械手連桿長度優(yōu)化*

潘楚光，譚 平，熊瑞平，楊 康

(四川大學(xué)機械工程學(xué)院，成都 610065)

0 引言

擬人機械手作為一種模擬人類手臂運動機制的仿生機構(gòu)具有與人類手臂類似的優(yōu)點[1]。然而，受工作環(huán)境和機械結(jié)構(gòu)的限制，擬人機械手的總長度往往受到一定程度的限制，這極大影響其運動性能[2]。在滿足約束的前提下，通過優(yōu)化擬人機械手的連桿長度來提高運動性能已成為擬人機械手設(shè)計的重要工作。

為了更好地模擬人體手臂的操作，擬人機械手既要具備良好的靈活性，又要保證機械手末端具有較高的精度。因此，擬人機械手的靈活性/可操作性和端部剛度性能成為優(yōu)化連桿長度參數(shù)的主要參考[3]。為了提升擬人機械手的靈活性，賈世元等[4]提出使用可操作性作為連桿長度參數(shù)的評價指標，研究了機械手的尺寸優(yōu)化方法。劉亞軍等[5]揭示了機械臂可達工作空間隨結(jié)構(gòu)尺度參數(shù)和關(guān)節(jié)運動范圍的變化規(guī)律，綜合得出一組最優(yōu)的機械臂結(jié)構(gòu)尺度參數(shù)。劉海濤等[6]基于工作空間、奇異性、各向同性等性能評價指標優(yōu)化機械臂連桿長度參數(shù)。陳世鐘等[7]基于靜態(tài)剛度模型，分析了如何通過優(yōu)化機械手的長度和配置來提高剛度。提出了一個全局剛度性能指標，并將其用作優(yōu)化機械手連桿長度的目標函數(shù)。焦嘉琛等[8]基于靜態(tài)剛度模型設(shè)計了六自由度串聯(lián)機器人的綜合剛度性能評價指標。陳偉海等[9]分析了繩驅(qū)動七自由度擬人機械手的笛卡爾剛度，并提出一種優(yōu)化算法以提高機械手在運動過程中的剛度性能。……