به‌كارگيري الگوريتم‌هاي تكاملي در طراحي بهينه چندهدفه‌ ربات‌هاي موازي كابلي صفحه‌اي

Applying evolutionary algorithms in multi-objective optimization of planar cable-driven parallel robots

اين مقاله با بهره‌گيري از الگوريتم‌هايبهينه‌سازي تكاملي، به طراحي بهينه چند هدفه ربات‌هايكابلي مي‌پردازد.با توجه به اينكه در ربات‌هاي كابلي، كابل‌ها هميشه بايد در حالت كششي قرار داشته باشند، وسعت فضاي كاريكنترل‌پذيرربات به عنوان معياري براي طراحي بهينه ربات انتخاب شده‌است. اين معيار يكي از موارد بسيار مهمي است كه در كارايي ربات هاي كابلي مورد توجه قرار مي گيرد. علاوه بر آن براي آنكه ربات كابلي مهارت و دقت كافي داشته باشد و بتواند در همه جهات مورد نياز، مانور دلخواه را انجام دهد، از معيارهاي ديگر سينماتيكي همانند عدد وضعيت عمومي، حساسيت سينماتيكي انتقالي و دورانياستفاده شده است. با بررسي تقابل اين معيارها با يكديگر نشان داده شده است كه استفاده از روشهاي بهينه سازي چند هدفه، روش موثري براي رسيدن به مصالحه مناسب در طراحي ربات است. سپس با بهره گيري از روش‌هاي بهينه‌سازي چند هدفه‌اي با ساختار الگوريتم ژنتيك و الگوريتم ازدحام ذرات، جبهه بهينگي پرتو به گونه‌اي براي متغيرهايطراحي ربات كابلي صفحه‌اي بدست آورده شده استكه مصالحه‌ مناسبي بين توابع هدف طراحي صورت گيرد.

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 applyingmulti-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.