تحليل عملكرد و بهينه‌سازي ربات موازي 6 درجه آزادي نوع هانت

Performance analysis and optimization of 6-DOF Hunt type parallel robot

در كار حاضر، ربات موازي شش درجه آزادي با محرك دوراني نوع هانت بر اساس شاخص‌هاي عملكردي سينماتيكي-استاتيكي بهينه مي‌گردد و تاثير پارامترهاي هندسي ساختاري بر اين شاخص‌ها مورد بررسي قرار مي‌گيرد. بدين منظور، ابتدا ويژگي هاي ساختاري و هندسي ربات موازي شش درجه آزادي با محرك‌ دوراني نوع هانت معرفي مي‌گردند. سپس روابط مربوط به سينماتيك معكوس براي تعيين ارتباط ميان مختصات مفصلي ربات و مجري نهايي استخراج مي‌شود. ماتريس ژاكوبين به عنوان ارتباط‌دهنده بردار سرعت مجري نهايي و بردار سرعت هاي زاويه‌اي مفصلي استخراج مي-گردد. شاخص‌‌هاي توانايي تردستي، ظرفيت اعمال نيرو و عدد وضعيت به عنوان شاخص‌هاي عملكردي مد نظر قرار مي‌گيرند. پس از تعيين تابع هدف، قيود بهينه‌سازي و حدود پارامترهاي هندسي با استفاده از روش بهينه‌سازي زنبور عسل چند هدفه، نمودار پارتو مربوط به پاسخ‌هاي نامغلوب كه نشان دهنده توزيع بهترين پاسخ‌ها است به دست مي‌آيند. در نهايت، ساختارهايي ارائه مي‌شود كه هركدام از آن‌ها بر مبناي يكي از شاخص‌هاي عملكرد داراي بهتزين عملكرد مي‌باشد. همچنين از ميان دسته مشخصات هندسي به دست آمده از نمودار پارتو، يك ساختار انتخاب مي‌گردد از لحاظ هر سه مشخصه عملكردي، وضعيت مناسبي دارد. در نهايت تاثير تغيير مكان مجري نهايي در فضاي كاري بر عملكرد ربات موازي نوع هانت مورد بررسي قرار مي‌گيرد.

In this research, Hunt type 6-DOF parallel robot is optimized based on kinetostatic performance indices and the effect of geometrical parameters on these indices is investigated. For this purpose, structural and geometrical parameters of Hunt type parallel robot are introduced. in order to determine the relationship between joint angle values and end effector coordinates, inverse kinematic is obtained. Jacobian matrix is developed to map velocity from joint space to Cartesian space. Manipulability, force manipulability and condition number are considered as indices to evaluate the robot performance. By defining the fitness functions, constraints and boundaries of geometric parameters, the optimized parallel robot structure is obtained using the multi-objective bees algorithm. A set of robot geometric parameters is presented, each of which has the best performance based on one of the indices. Also, a robot with specific geometric parameters is selected, which is suitable based on almost all performance indices. Finally, the effect of end effector movement on robot performance is investigated.