一种基于粒子群优化蚁群参数的送水机械臂尺寸优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于粒子群优化蚁群参数的送水机械臂尺寸优化方法。本发明专利技术的目标是为有效提升偏瘫患者拿取生活用品的稳定性，针对送水机械臂过大问题实施优化，达成送水机械臂的工作范围满足要求；本发明专利技术的有益效果在于能够增加送水机械臂最大工作空间。一、对送水机械臂性能指标进行分析，设置约束条件，确定优化目标函数；二、利用粒子群算法优化参数、设置信息素阈值和自适应调节挥发系数完成蚁群算法的改进；三、利用改进蚁群算法求解多目标优化函数。化函数。化函数。

【技术实现步骤摘要】
一种基于粒子群优化蚁群参数的送水机械臂尺寸优化方法


[0001]本专利技术涉及结构尺寸优化的
，具体是一种基于粒子群优化蚁群参数的送水机械臂尺寸优化方法。

技术介绍

[0002]今年来我国偏瘫患者要比2010年增加约50％，偏瘫患者大多不能生活自理，也会对其家人带来负担。如果能够解决这些患者在生活上一些简单的需求，可有效降低患者家属在生活上的负担，减少偏瘫患者对人工护理的需求，增加家属休息的时间。
[0003]由于偏瘫患者只有健肢侧可自主移动，所以采用送水机械臂来辅助家属照顾偏瘫患者，为了提高脑卒中患者接取物品的舒适性，需要对送水机械臂尺寸进行优化，提高送水机械臂的工作范围，减小偏瘫患者健肢侧拿水需要移动的范围。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了减小偏瘫患者健肢侧拿水需要移动的范围，扩大送水机械臂工作范围的同时，对送水机械臂可操作度进行保证，避免为了过度提升工作范围，导致送水机械臂其他性能指标下降过多。本专利技术实现专利技术目的采用如下技术方案：
[0005]本专利技术的目的通过下述技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于粒子群优化蚁群参数的送水机械臂尺寸优化方法，其特征在于：一种基于粒子群优化蚁群参数的送水机械臂尺寸优化方法具体是按照以下步骤进行的：步骤一、对送水机械臂性能指标进行分析；步骤二、建立送水机器臂目标函数，设置约束条件；步骤三、确定多目标优化函数；步骤四、改进蚁群算法求解多目标优化函数。2.根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化蚁群参数的送水机械臂尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤一中的送水机器臂性能指标包括送水机器臂最大工作空间距离指标、送水机器臂可操作度指标：所述送水机器臂最大工作空间距离指标是为了寻求送水机器臂有效工作范围，设送水机器臂末端执行器中心点到基坐标系原点距离为X，则有：式中p
x
表示末端执行器x轴坐标,p
y
表示末端执行器y轴坐标,p
z
表示末端执行器z轴坐标；则送水机器臂手腕中心点到基坐标系原点的最大距离X
max
为：则送水机器臂手腕中心点到基坐标系原点的最小距离X
min
为：定义送水机器臂的最大工作空间距离指标R
max
为：所述送水机器臂用可操作度表示机械臂的灵活度，它所表达的是在机械的关节角速度平方和一定时，即可操作度越大，灵活性越好；所述送水机械臂引入了雅克比矩阵，其定义为末端速度和关节速度之间的线性变换，其末端执行器与各个关节速度之间的关系如下：其末端执行器与各个关节速度之间的关系如下：式中表示末端执行器工作速度，表示机械臂关节转动速度，J(q)表示雅克比矩阵，进行微分变换生成雅克比矩阵如下式：式中l1表示大臂杆长，l2表示小臂杆长，l3表示腕部杆长，θ1表示大臂转角，θ2表示小臂转角；所述送水机械臂可操作度指标w定义为雅克比矩阵与其转置矩阵的乘积的行列式，则有：
所述送水机器臂雅克比矩阵J(q)为正方形矩阵，则有：w＝l1(l2+l3)sin(θ1+θ2)cosθ1‑
l1(l2+l3)cos(θ1+θ2)sinθ1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)3.根据权利要求1所述的一种基于粒子群优化蚁群参数的送水机械臂尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤二中建立送水机器臂目标函数、设置约束条件，包括多目标函数的建立和约束条件的确定：所述目标函数的建立通过性能指标分析将分析结果设定为送水机器臂目标函数，其目标函数如下：式中f1表示优化最大工作空间指标，f2表示优化可操作度指标；所述约束条件包括质量指标约束、杆长约束；所述质量指标约束是指送水机器臂臂长的增加会导致送水机器臂整体耗能的增大，将质量指标约束定义为：m1≤m
10
,m2≤m
20
,m3≥m
30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：于晓东，蒋轶男，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：