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資訊頻道近日，中國科學院沈陽自動化研究所協作機器人研究團隊提出了一種基于有限元子結構法和正交設計的協作機器人全域多目標優化設計方法，該方法以機器人彈性變形、固有頻率以及質量等多種性能指標為優化目標，解決了協作機器人結構優化中存在的位姿及非結構參數影響、多目標耦合、計算速度與精度平衡等問題，具有建模精度高、計算速度快、對各模塊的復雜形狀適應性好等特點，能夠有效提高協作機器人的剛度及動態性能，相關成果發表于優化設計領域國際著名期刊Structural and Multidisciplinary Optimization。
在安全、輕質、大負載自重比的約束下要求機器人具有的較高的剛度與動態性能是協作機器人設計中面臨的挑戰，結構優化設計為解決這一問題提供了有效的途徑。在該項研究中，研究人員采用全域彈性變形和一階固有頻率指標評價機器人的整機剛度和動態性能，進而提出了一種協作機器人全域多目標優化設計方法。首先，通過建立機器人有限元子結構模型實時高效地獲得機器人的多種全局性能指標，該建模方法能夠在保證計算效率的同時保留有限元法的建模精度；其次，通過灰色關聯分析法構建多目標優化函數，從多個單目標有效解中提取多目標的最有效解；然后，構建正交設計試驗，求解在不同影響因素水平下的灰色關聯度，在不減少優化參數的同時降低計算量；最后，通過極差分析獲得最優影響因素水平組合，用于指導協作機器人的結構優化設計。基于上述方法，研究人員對所開發的SHIR5協作機器人進行了優化設計，結構優化后，機器人自重不變，剛度與動態性能得到了明顯的提升，驗證了本方法的正確性與有效性。
近年來，協作機器人研究團隊在中科院重點部署項目、國家發改委新一代信息基礎設施建設工程和“互聯網+”重大工程項目等資助下，系統地開展了協作機器人機構和結構的優化設計方法研究，取得了一系列高水平的研究成果，為協作機器人的設計開發提供了理論依據和技術支撐。
來源：中國科學院沈陽自動化研究所
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