本发明专利技术为一种给汤机的可调式多连杆机构及该机构的路径曲线演算方法，所述的多连杆可调式机构中一支或一支以上连杆的长度可调整，利用连杆长的调整得以产生特定的机构动作路径曲线，而该路径曲线的演算是将所需求的特定路径曲线利用程序设计方式，将其特定动作点输入电脑，并利用基因进化遗传演算法找出最佳化参数的功能，求出各连杆杆长及角度参数配合的最佳解，及各个路径的切线速度和加速度，进以设计出符合最佳化的特定路径曲以及结构状态的连杆组合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，通过将连杆机构中各连杆杆长和角度设定成参数，利用多目标基因进化遗传算法求出所需求的特定路径曲线，进以设计出多连杆可调式连杆机构的最佳化结构状态。
技术介绍
现今，连杆机构被广泛运用在设计各种日常生活产品上，如门板的自动推回机构，以及工业机械上，如汽、机车的悬吊机构、机器手臂、各类工具机、起重机、机械手、引擎汽缸等。一般连杆机构的构造组成较为简单且容易合成，而且制作成本较低，所以被广泛地使用；其中如四连杆机构的构造简单且容易合成，故其耦点曲线(coupler curve)被常运用，如Hrones及Nelson即对此在一本图集中绘出10,000组耦点曲线，但因为四连杆只能产生较简单的耦点曲线，因此在实际的运用上会显不足。由于四连杆的耦点曲线在实际的运用上会显不足，使用六连杆机构设计则可以设计出较具变化性的耦点曲线，但若要求出六连杆机构的耦点曲线方程式，并直接求得连杆长度的解析解，是非常困难的工作。所以有关六连杆机构的运动性能及分支构型的研究，一般都是将六连杆机构拆成两个四连杆回路或拆成数个二杆组的方式求解，如TylaSka及Kazerounian提出可求得六连杆组七个精确点的方法，并合成了瓦特I型六连杆机构六个位置的演生器。由于近代计算机计算速度的进步，利用数值方法来最小化目标函数(goalfunction)也随之发展，如Kramer及Sandor即以此作为平面机构的合成方法，其最佳的方法是以连杆机构耦点曲线上的点和设计者所定下的目标点之间的误差值来逼近曲线。另一方面，Krishnamurty及Turcic以多目标的技术来做定位的工作，但容易因陷入局部最小值而失败。同时，近年来头神经网路的概念被用于机构的合成，基因进化遗传演算法也开始被引入机构合成的方法中。所谓的基因进化遗传演算法，是JohnHolland等人所提出来的全域搜寻最佳化设计法则，其方式是以模拟生物繁衍下一代时，基因必须的过程为主要的步骤，包含基因的送择与复制、交配以及突变等运算机制，再经过代代的繁衍而达到最佳化的目标及目标函数、族群中的个体数、基因长度、设计变数的范围、交配及突变发生率，完成后，便随机产生出代表族群。首先，必须先进行编码，通常是以位元为字串模拟生物基因，而基因长度即为字串长度，在基因中的某一段字串则代表个体的某一个变数，此过程称为基因编码，而最常用的编码方式有二进位编码、灰阶编码及实数编码。将上述基因编码解成实际的设计变数，将变数带入目标函数中求出此个体的目标值，再将此目标值再转化成代表个体适应环境的合适值(适应值)，此合适值越高的个体代表其基因优良且较有机会将优良基因遗传给下一代。根据合适值的大小送择个体，对此个体进行基因复制，复制出和族群数目相同的复制体后，再取两个不同的复制个体，根据交配发生率进行基因交配，得到新的子族群后，根据突变发生率决定个体的某些字串是否要进行突变，而产生新的子代，并重复上述过程，直到满足停止条件为止。所以连杆机构中加入基因进化遗传演算法(GA)会如同生物进化的形式进行进化，在目标值转化成代表个体适应环境的合适值，直到转化成所需要的最佳化路径曲线值(参阅图1所示演算流程图)。而上述基因进化遗传演算法的概念被成功的应用于最佳化问题上，并由Shinn-Ying Ho，Li一Sun Shu及Hung-ming Chen提出以直交法(Orthogonal array)提高基因进化遗传演算法的效率，而在机构合成方面，Fang，Kunjur及Krishnamurty以演化技术获得一些成果，接着由Cabrera，Simon及Prado对四连杆机构耦点曲线做出精度更高的合成，其主要优点在于算法工具较简单，且耗费较少的运算即能达到良好的精确度。但是在设计连杆的动作曲线上，大多数的设计者都是先设计连杆的长度，再设法更改其动作路径，倘若设计的路径曲线过于复杂，则在连杆的设计上是非常困难的，通常需要耗费大量的人力与时间，工作效率上很差，而且设计出来的连杆机构与机构的动作曲线也不一定是最佳的。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种能够达到以下功效的可调式多连杆机构的路径曲线演算方法及运用该方法设计的给汤机的可调式多连杆机构使多连杆可调式机构能根据特定路径曲线调整连杆长度，并迅速演算完成，达到连杆机构和连杆机构动作路径的最佳状态组合；以多目标基因进化遗传演算法有效提高连杆机构合成问题的解的精确度；将多目标基因进化遗传算法应用在六连杆可调式给汤机的机构设计中，加速连杆机构设计的速度；使连杆的合成不再局限于葛式机构。本专利技术的技术方案是一种，是具有至少一支或一支以上的长度可调式连杆，将各连杆的杆长及角度设定成参数，利用多目标基因进化遗传演算法求出所需求的特定路径曲线，其步骤为1.将连杆机构的各连杆长度及角度设为系统的参数。2.输入欲求的路径。3.利用基因进化遗传演算法的参数最佳化功能。4.寻求各连杆长度及角度等参数配合的最佳解。5.求得各个路径曲线的切线速度及加速度。6.利用程序模拟连杆行进的动作方式。7.以实际连杆配合程序设计完成实体连杆的最佳化行进路径与最佳状态的连杆机构组合。与现有的技术方法相比，本专利技术的优点是1.达到多连杆可调式机构能根据特定路径曲线调整连杆长度，迅速演算完成，达到连杆机构和连杆机构动作路径最佳状态的组合。2.达到以多目标基因进化遗传演算法有效提高连杆机构合成问题的解的精确度。3.能将多目标基因进化遗传演算法应用在六连杆可调式给汤机的机构设计中，加速连杆机构设计的速度。4.能使连杆的合成不再局限于葛式机构。附图说明图1本专利技术所述的演算流程图。图2本专利技术所述的连杆设计流程图。图3本专利技术的设计步骤流程图。图4四连杆机构示意图。图5六连杆机构示意图。图6六连杆机构计算示意图。图7本专利技术所述的六连杆机构示意图。图中标号说明1-障碍物11、12、13、14、15、16、17-障碍点具体实施方式本专利技术所述的多连杆可调式给汤机之机构及多连杆可调式机构的路径曲线演算方法为多连杆机构(如六连杆给汤机构)中包含至少一支或一支以上长度可调整的多连杆可调式设计，将各连杆的杆长及角度设定成参数，利用多目标基因进化遗传演算法求出所需求的最佳化特定路径以及最佳的连杆组合状态，参阅图2所示，其中本专利技术六连杆机构的基础理论与基本架构以两组四连杆机构组合而成，参阅图4所示 θ3＝α+Mβ(M＝±1)M用外积判别求点已知O点、θ2、r2求A点、B点、C点与θ3A点由已知的O点、θ2、r2得到。B点先求得θ3，再由r3与θ3求得B点。θ3＝α+MβC点由r1与B点所连接的r4求得C点。请参阅图5所示，用以判别M值为+1或为-1其中ACB，当M1＝1，可求B点 又，ECD，当M2＝-1，可求D点 在程序方面由函数istriangle(a，b，c)，可计算a，b，c是否可形成三角形，以判别机构是否可以组成。请再参阅图6所示，其计算程序为θ2＝∠OA→求A点∠AC(α)，∠CAB(β)，∠AB＝θ3→求B点r2、r4、B、A→求E点∠EC(α)，∠CED(β)，∠ED＝θ3→求D点r5、r1、D、E→求F点因此，由上可得A、B、D、E、F各点。请再参阅图7所示六连杆给汤机多连杆机构示意图，为多目标最佳化基因进化遗传演算法应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种给汤机的可调式多连杆机构的路径曲线演算方法，其特征在于：将各连杆的杆长及角度设定成参数，利用多目标基因进化遗传演算法求出所需求的最佳化特定路径以及连杆机构的最佳化连杆组合状态。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘东官，
申请(专利权)人：尚富工业股份有限公司，刘东官，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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