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基于R&（2-RPR）+UPS并联机械腿结构参数优化
Structural Parameters Optimization of R&(2-RPR)+UPS Parallel Mechanical Legs
- 机械传动 2024年48卷第7期 页码：85-90
- 作者机构：
辽宁工业大学 机械工程与自动化学院， 辽宁 锦州 121001
- 作者简介：
李振（1999— ），男，辽宁海城人，硕士研究生；主要研究方向为机器人科学与技术；iszhen_li@163.com。
王晓磊（1979— ），男，辽宁锦州人，教授，硕士研究生导师；主要研究方向为并联机构理论及应用；wxlgxy@126.com。
- 基金信息：辽宁省科学技术基金项目(2019-ZD-0689┫辽宁省高等学校科学技术研究项目┣JL201615402)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2024.07.011
中图分类号：纸质出版日期：2024-07-15，
收稿日期：2023-04-22，
修回日期：2023-05-17，
- 稿件说明：
扫 描 看 全 文
李振,王晓磊,李晓丹.基于R&（2-RPR）+UPS并联机械腿结构参数优化[J].机械传动,2024,48(07):85-90.
Li Zhen,Wang Xiaolei,Li Xiaodan.Structural Parameters Optimization of R&(2-RPR)+UPS Parallel Mechanical Legs[J].Journal of Mechanical Transmission,2024,48(07):85-90.
李振,王晓磊,李晓丹.基于R&（2-RPR）+UPS并联机械腿结构参数优化[J].机械传动,2024,48(07):85-90. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2024.07.011.
Li Zhen,Wang Xiaolei,Li Xiaodan.Structural Parameters Optimization of R&(2-RPR)+UPS Parallel Mechanical Legs[J].Journal of Mechanical Transmission,2024,48(07):85-90. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2024.07.011.
摘要
针对绝大多数并联机械腿工作空间小的问题，提出了一种新型带有放大机构的R
&
（2-RPR）+UPS并联机械腿，并对其主要结构参数进行了优化。首先，使用SolidWorks软件建立了并联机械腿及四足机器人整机三维模型，推导了单腿机构的位置反解，并通过Adams软件及Matlab软件对其正确性进行了仿真验证；其次，采用蒙特卡洛法求解了单腿工作空间体积，并将其作为优化指标，分别探究了该优化指标与各结构参数之间的规律，确定了优化变量；最后，采用粒子群算法对机械腿主要结构参数进行了优化。结果表明，优化后的机械腿工作空间体积增大了69.83%，在
X
、
Y
方向上的工作空间范围分别增大了35.26%、19.51%，提高了四足机器人的快速行走及越障能力。
Abstract
Aiming at the problem of small workspace in the majority of parallel robotic legs
a novel R
&
(2-RPR)+UPS parallel mechanical leg with an amplification mechanism is proposed
and its main structural parameters are optimized. Firstly
the three-dimensional models of the parallel mechanical leg and the whole quadruped robot are established by SolidWorks software. The position inverse solution of the single leg mechanism is derived
and its correctness is verified through simulations using Adams and Matlab software. Secondly
the workspace volume of the single leg is computed by Monte Carlo method and used as the optimization index. The rules between the optimization index and various structural parameters are studied separately
and the optimization variables are determined. Finally
the main structural parameters of the robotic leg are optimized by the particle swarm optimization algorithm. The results show that the optimized robotic leg's workspace volume is increased by 69.83%
and the workspace ranging in
X
and
Y
directions are increased respectively by 35.26% and 19.51%
which has improved the quadruped robot's ability of fast walking and obstacle overcoming.
关键词
并联机械腿结构参数优化粒子群优化算法工作空间
Keywords
Parallel mechanical legStructural parameter optimizationParticle swarm optimization algorithmWorkspace
references
BISWAL P，MOHANTY P K.Development of quadruped walking robots：a review［J］.Ain Shams Engineering Journal，2021，12（2）：2017-2031.
方跃法，孙天宇.基于功能仿生并联机械腿的全向步行机器人［J］.北京交通大学学报，2022，46（3）：158-168.
FANG Yuefa，SUN Tianyu.Omnidirectional walking robot with bionics-based parallel mechanical leg［J］.Journal of Beijing Jiaotong University，2022，46（3）：158-168.
ZHONG Y H，WANG R X，FENG H S，et al.Analysis and research of quadruped robot's legs：a comprehensive review［J］.International Journal of Advanced Robotic Systems，2019，16（3）：1729881419844148.
RUSSO M，HERRERO S，ALTUZARRA O，et al.Kinematic analysis and multi-objective optimization of a 3-UPR parallel mechanism for a robotic leg［J］.Mechanism and Machine Theory，2018，120：192-202.
GIEWONT S，SAHIN F.Delta-Quad： an omnidirectional quadruped implementation using parallel jointed leg architecture［C］//2017 12th System of Systems Engineering Conference（SoSE）.IEEE，2017：1-6.
张金山.四足步行机器人的3-5R并联腿机构设计与步态规划［D］.济南：山东大学，2019：13-18.
ZHANG Jinshan.Design and gait planning of 3-5R parallel leg mechanism for quadruped walking robot［D］.Jinan：Shandong University，2019：13-18.
刘勇，许勇，陈佳丽，等.PRPAS/2-PUPR型并联机械腿性能指标分析及结构参数优化［J］.机械传动，2020，44（3）：84-90.
LIU Yong，XU Yong，CHEN Jiali，et al.Performance index analysis and structural parameter optimization of PRPAS/2-PUPR parallel mechanical leg［J］.Journal of Mechanical Transmission，2020，44（3）：84-90.
SANG L F，WANG H B，YU H N，et al.A novel human-carrying quadruped walking robot［J］.International Journal of Advanced Robotic Systems，2017，14（4）：1729881417716592.
胡健.基于（2-SPR/UCR）&R串并混联机构四足移动机器人设计与研究［D］.太原：中北大学，2022：15-21.
HU Jian.Design and research of quadruped mobile robot based on （2-SPR/UCR）&R parallel mechanism ［D］.Taiyuan：North University of China，2022：15-21.
马世豪，李瑞琴，米文博，等.基于2-SPR/RUPR并联机构的四足步行机器人轨迹规划与步态分析［J］.中北大学学报（自然科学版），2020，41（5）：397-404.
MA Shihao，LI Ruiqin，MI Wenbo，et al.Trajectory planning and gait analysis of quadruped walking robot based on 2-SPR/RUPR parallel mechanism［J］.Journal of North University of China（Natural Science Edition），2020，41（5）：397-404.
金振林，张金柱，高峰.一种消防六足机器人及其腿部机构运动学分析［J］.中国机械工程，2016，27（7）：865-871.
JIN Zhenlin，ZHANG Jinzhu，GAO Feng.A firefighting six-legged robot and its kinematics analysis of leg mechanisms［J］.China Mechanical Engineering，2016，27（7）：865-871.
荣誉. 基于并联机械腿的六足机器人分析与设计［D］.秦皇岛：燕山大学，2015：17-28.
RONG Yu.Analysis and design for hexapod robots with parallel mechanical legs［D］.Qinhuangdao：Yanshan University，2015：17-28.
韦慧玲，仇原鹰，盛英，等.绳牵引并联机器人悬链线优化解算方法［J］.清华大学学报（自然科学版），2021，61（3）：224-229.
WEI Huiling，QIU Yuanying，SHENG Ying，et al.Optimal solution method for the cable catenary between cable-driven parallel robots［J］.Journal of Tsinghua University（Science and Technology），2021，61（3）：224-229.
LI H Y，QI C K，GAO F，et al.Mechanism design and workspace analysis of a hexapod robot［J］.Mechanism and Machine Theory，2022，174：104917.
温正，孙华克.MATLAB智能算法［M］.北京：清华大学出版社，2017：109-118.
WEN Zheng，SUN Huake.MATLAB intelligent algorithm［M］.Beijing：Tsinghua University Press，2017：109-118.
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