吉林大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (5): 1504-1511.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201705023
谢志江1, 吴小勇1, 范乃吉2, 郭宗环1, 袁岳军1, 王康1
XIE Zhi-jiang1, WU Xiao-yong1, FAN Nai-ji2, GUO Zong-huan1, YUAN Yue-jun1, WANG Kang1
摘要: 针对神光-III激光装置光机模块装校需要,设计了一套具有6自由度精密调整功能的混联装校平台。运用解析法建立了模块位姿与各姿态调整机构位姿的映射关系,进而求得系统运动学逆解。利用运动学逆解结果,采用BP神经网络实现驱动位移到模块位姿的非线性映射,从而获得系统运动学正解。为提高运动学正解精度,提出采用“单一输出”细分子网络,使得正解精度提高了一个数量级。为进一步提高位置精度,提出了一种对神经网络进行改进的位置补偿算法,使得位置精度提高至10-3 mm级,满足工程应用要求。MATLAB仿真验证了该方法的可靠性,并可有效应用于求解一般混联机构的运动学正、逆解。
中图分类号:
[1] 倪卫, 熊迁, 谭宁, 等. 神光-III主机装置下装模块空间对接关键技术[J]. 强激光与粒子束, 2013, 25(12): 3185-3188. Ni Wei, Xiong Qian, Tan Ning, et al. Key techniques of on-orbit docking for LRU of SG-III[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2013, 25(12): 3185-3188. [2] 吴小勇, 谢志江, 宋代平, 等. 基于改进蚁群算法的3-PPR并联机构位置正解研究[J]. 农业机械学报, 2015, 46(7): 339-344. Wu Xiao-yong, Xie Zhi-jiang, Song Dai-ping, et al. Forward kinematics of 3-PPR parallel mechanism based on improved ant colony algorithm[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2015, 46(7): 339-344. [3] 郭希娟, 张涛, 王玉镇, 等. 一种共轴混联机构的运动学分析[J]. 机械工程学报, 2014, 50(11): 60-67. Guo Xi-juan, Zhang Tao, Wang Yu-zhen, et al. Kinematic analysis of a new coaxial hybrid mechanism[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2014, 50(11): 60-67. [4] Kanaan D, Wenger P, Chablat D. Kinematic analysis of a serial—parallel machine tool: the VERNE machine[J]. Mechanism and Machine Theory, 2009, 44(2): 487-498. [5] 王瑞, 刘文涛, 纪校娟. 一种5轴混联加工中心的位姿正逆解分析[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2010, 42(1): 128-132. Wang Rui, Liu Wen-tao, Ji Xiao-juan. Forward and inverse solution about a 5-axis serial-parallel machine tool[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2010, 42(1): 128-132. [6] Tanev T K. Kinematics of a hybrid (parallel-serial) robot manipulator[J]. Mechanism and Machine Theory, 2000, 35(9): 1183-1196. [7] 孙涛, 宋轶民, 李永刚, 等. 一类四自由度混联可重构主模块的全域静刚度预估[J]. 天津大学学报, 2010,43(11): 1003-1008. Sun Tao, Song Yi-min, Li Yong-gang, et al. Global stiffness estimation of 4-DoF hybrid and reconfigurable module[J]. Journal of Tianjin University, 2010, 43(11): 1003-1008. [8] Gherman B, Pisla D, Vaida C, et al. Development of inverse dynamic model for a surgical hybrid parallel robot with equivalent lumped masses[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2012, 28(3): 402-415. [9] Ibrahim O, Khalil W. Inverse and direct dynamic models of hybrid robots[J]. Mechanism and Machine Theory, 2010, 45(4): 627-640. [10] Campos A, Budde C, Hesselbach J. A type synthesismethod for hybrid robot structures[J]. Mechanism and Machine Theory, 2008, 43(8): 984-995. [11] Zeng Q, Fang Y. Structural synthesis and analysis of serial-parallel hybrid mechanisms with spatial multi-loop kinematic chains[J]. Mechanism and Machine Theory, 2012, 49(3): 198-215. [12] Wang Y, Pessi P, Wu H, et al. Accuracy analysis of hybrid parallel robot for the assembling of ITER[J]. Fusion Engineering and Design, 2009, 84(7-11): 1964-1968. [13] 潘伯钊, 宋轶民, 王攀峰, 等. 基于激光跟踪仪的混联机器人快速零点标定方法[J]. 机械工程学报, 2014, 50(1): 31-37. Pan Bo-zhao, Song Yi-min, Wang Pan-feng, et al. Laser tracker based rapid home position calibration of a hybrid robot[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2014, 50(1): 31-37. [14] Gallardo-Alvarado J, Posadas-García J D D. Mobility analysis and kinematics of the semi-general 2(3-RPS) series-parallel manipulator[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2013, 29(6): 463-472. [15] 罗华, 徐建柱, 姚林, 等. 可满足微创手术灵活工作空间的混联机器人研究[J]. 四川大学学报:工程科学版, 2011, 43(4): 236-240. Luo Hua, Xu Jian-zhu, Yao Lin, et al. Study on hybrid robot meeting the dexterous workspace demand of minimally invasive surgery[J]. Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition), 2011, 43(4): 236-240. [16] 陈小立, 严宏志, 温广旭. 基于遗传算法的四自由度混联机器人轨迹规划[J]. 计算机仿真, 2014, 31(5): 346-350. Chen Xiao-li, Yan Hong-zhi, Wen Guang-xu. Trajectory planning of four DOF hybrid robot based on genetic algorithm[J]. Computer Simulation, 2014, 31(5): 346-350. [17] 史家顺, 王凯, 朱立达, 等. 基于Clipper的3-TPS混联机器人运动轨迹控制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2014, 35(10): 1512-1515. Shi Jia-shun, Wang Kai, Zhu Li-da, et al. Trajectory Control of 3-TPS hybrid robot based on clipper controller[J]. Journal of Northeastern University(Natural Science), 2014, 35(10): 1512-1515. [18] 蔡自兴. 机器人学[M]. 北京:清华大学出版社, 2009: 20-25. [19] 杨永刚, 赵杰, 刘玉斌, 等. 6-PRRS并联机器人正运动学求解[J]. 吉林大学学报:工学版, 2008, 38(3): 731-734. Yang Yong-gang, Zhao Jie, Liu Yu-bin, et al. Solving forward kinematics of 6-PRRS parallel robot[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2008, 38(3): 731-734. [20] 马立, 于瀛洁, 程维明, 等. BP神经网络补偿并联机器人定位误差[J]. 光学精密工程, 2008, 16(5): 878-883. Ma Li, Yu Ying-jie, Cheng Wei-ming, et al. Positioning error compensation for a parallel robot-based on BP neural networks[J]. Optics and Precision Engineering, 2008, 16(5): 878-883. [21] 王小川,史峰,郁磊, 等. MATLAB神经网络43个案例分析[M]. 北京:北京航空航天大学出版社, 2013:4-8. |
[1] | 席利贺,张欣,孙传扬,王泽兴,姜涛. 增程式电动汽车自适应能量管理策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1636-1644. |
[2] | 江涛,林学东,李德刚,杨淼,汤雪林. 基于人工神经网络的放热规律的量化预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1747-1754. |
[3] | 毕秋实,王国强,黄婷婷,毛瑞,鲁艳鹏. 基于DEM-FEM耦合的双齿辊破碎机辊齿强度分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1770-1776. |
[4] | 朱伟,王传伟,顾开荣,沈惠平,许可,汪源. 一种新型张拉整体并联机构刚度及动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1777-1786. |
[5] | 徐岩,孙美双. 基于卷积神经网络的水下图像增强方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1895-1903. |
[6] | 刘建芳, 王记波, 刘国君, 李新波, 梁实海, 杨志刚. 基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1500-1507. |
[7] | 毛宇泽, 王黎钦. 鼠笼支撑一体化结构对薄壁球轴承承载性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1508-1514. |
[8] | 王涛, 伞晓刚, 高世杰, 王惠先, 王晶, 倪迎雪. 光电跟踪转台垂直轴系动态特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1099-1105. |
[9] | 贺继林, 陈毅龙, 吴钪, 赵喻明, 汪志杰, 陈志伟. 起重机卷扬系统能量流动分析及势能回收系统实验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1106-1113. |
[10] | 谢传流, 汤方平, 孙丹丹, 张文鹏, 夏烨, 段小汇. 立式混流泵装置压力脉动的模型试验分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1114-1123. |
[11] | 孙秀荣, 董世民, 王宏博, 李伟成, 孙亮. 整体抽油杆柱在油管内空间屈曲的多段式仿真模型对比[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1124-1132. |
[12] | 吉野辰萌, 樊璐璐, 闫磊, 徐涛, 林烨, 郭桂凯. 基于MBNWS算法的假人胸部结构多目标优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1133-1139. |
[13] | 刘坤, 刘勇, 闫建超, 吉硕, 孙震源, 徐洪伟. 基于体外传感检测的人体站起动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1140-1146. |
[14] | 刘志峰, 赵代红, 王语莫, 浑连明, 赵永胜, 董湘敏. 重载静压转台承载力与油垫温度场分布的关系[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 773-780. |
[15] | 曹婧华, 孔繁森, 冉彦中, 宋蕊辰. 基于模糊自适应PID控制的空压机背压控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 781-786. |
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