طراحي و ساخت ربات موازي چهار شاخه با فضاي كاري عاري از تكينگي با استفاده از الگوريتم زنبورعسل با هوش ازدحامي

Optimal design and fabrication of a 4DOF quattrotaar parallel robot with singularityfree workspace by ABC and PSO algorithms

در اين مقاله ربات موازي چهار درجه آزادي چهار شاخه شبيه‌سازي مي‌شود. ابتدا مدل رياضي كه بر اساس آن ربات موازي چهار شاخه مدل شده نشان داده‌شده و سپس بهينه‌سازي اين ربات موازي بر اساس فضاي كاري عاري از تكينگي سينماتيكي مرتبه دوم انجام مي‌شود. نوآوري اين مقاله در استفاده از دو الگوريتم جستجوي سراسري براي يافتن فضاي كاري عاري از تكينگي است. ابتدا مسئله براي الگوريتم زنبورعسل مصنوعي حل‌شده و سپس اين روش با روش هوش ازدحامي ذرات مقايسه مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه با هر دو روش مي‌توان پارامترهاي طراحي ربات را به دست آورد، درحالي‌كه از پيچيدگي‌هايي كه از ويژگي ذاتي اين نوع بهينه‌سازي است پرهيز كرد. مقايسه دو الگوريتم جستجو نشان‌دهنده آن است كه روش هوش ازدحامي ذرات سريع‌تر از الگوريتم كلوني زنبورعسل عمل مي‌كند. فضاي جستجو براي اين الگوريتم‌ها حجمي متشكل از سطحي به ابعاد 500 mm در 500 mmاست كه در راستاي عمود از ارتفاع 500 mm تا 1000 mm تغيير مي‌كند. همچنين از نكات مهم اين مقاله دوران مجري نهايي حول محور عمود تا 90 درجه چرخش است كه قابليت مهمي در ساختار و انعطاف عملكردي ربات دارد. پس از شبيه‌سازي، ربات موازي به كمك نرم‌افزار طراحي سه‌بعدي مدل مي‌شود. درنهايت ربات موازي چهار شاخه طراحي‌شده در آزمايشگاه تعامل انسان و ربات دانشگاه تهران ساخته‌شده است.

Simulation of the four degree of freedom parallel robot (Quattrotaar) is subjective of this paper. The mathematical model of the parallel robot is obtained too. The workspace is optimized for Nonsingular kinematic type2. Artificial Bees Colony algorithm and Particle Swarm Optimization algorithm as overall exploring algorithms are implemented and the results are compared to each other. Neglect of any intrinsic complexity of the optimization problem the results show the capability of both methods for this robot parameters design. Comparison of the results indicates the Particle Swarm Optimization algorithm runs faster than Artificial Bees Colony algorithm. The exploring volume consists of a plan with 500 mm x 500 mm dimension which moves in a vertical direction from 500 mm to 1000 mm. One of the important hints of the paper is a 90degree rotation of end effector around vertical axis Z. This rotation is caused more flexibility and dexterity for the robot. A 3D model of Quattrotaar parallel robot is created by Computer Aided Design software and finally, Quattrotaar is fabricated in Human and Robot Interaction Laboratory (Taarlab)