سنتز بهينه مكانيزم نرم صفحه اي با استفاده از الگوريتم رقابت استعماري

Optimal Synthesis of the Planar Parallel Compliant Mechanism Using ICA Algorithm

مكانيزم­ هاي نرم از طبيعت انعطاف ­پذير خود براي حركت استفاده كرده و از نظر عملكردي نسبت به مكانيزم­ هاي سنتي داراي مزيت ­هايي از جمله دقت بالاتر، طراحي يكپارچه و هزينه ساخت كمتر مي ­باشند. اين مكانيزم­ ها داراي كاربردهاي فراواني در زمينه­ هاي مختلف از قبيل حسگرها، گريپرها، سيستم ­هاي ميكروالكترومكانيك، ربات­ هاي جراحي و ابزارهاي با دقت بالا مي­ باشند. بهينه ­سازي توپولوژي و يا استخراج ساختار بهينه مكانيزم ­هاي نرم صفحه ­اي با استفاده از روش رقابت استعماري، موضوع اصلي اين پژوهش است. همچنين از روش الگوريتم ژنتيك براي ارزيابي و مقايسه نتايج استفاده شده است. براي تحليل اين مكانيزم­ ها كه از المان­هاي تير تشكيل شده­اند، از روش­ المان­محدود استفاده شده است. نتايج نشان مي­دهند روش­هاي بهينه ­سازي به خوبي توانسته ­اند مساله سنتز بهينه مكانيزم را حل و نتايج را بين 20 تا 30 درصد نسبت به مقالات مشابه بهبود بخشد. همچنين مقايسه دو الگوريتم مورد استفاده نشان مي­دهد كه الگوريتم رقابت استعماري توانسته پا به ­پاي الگوريتم ژنتيك و در برخي معيارهاي مقايسه­­ اي، بهتر از آن عمل كند.

Due to the flexibility of the compliant mechanisms (CMs), they are utilized to perform mechanical. From the viewpoint of performance, CMs have some advantages over traditional ones, such as higher precision, integrated design, and lower manufacturing costs. These flexible mechanisms have wide applications such as sensor, gripper, parallel mechanisms, MEMS, high-precision devices and biomedical and surgery robots. Topology optimization or extracting the optimal design of the planar parallel compliant mechanisms using the imperialist competition algorithm is the main novelty of the current study. Furthermore, the genetic algorithm method was used for validation. The optimized CMs that consist of beam elements are analyzed with the finite element method. The goal of this design is to maximize the mechanical advantage and the geometrical advantage. The results show that use of the imperialist competition algorithm for this problem has led to a significant improvement (20 to 30 percent) over the results from similar articles. In addition, the comparison of the two algorithms used shows that ICA performs better than the GA.