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摘要：本研究旨在解決機械臂在復(fù)雜環(huán)境中避障路徑規(guī)劃的問題。本文提出了一種利用粒子群優(yōu)化算法（PSO）進(jìn)行機械臂避障規(guī)劃的方法，通過建立機械臂的運動模型，將避障問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題。PSO算法通過模擬群體中個體的社會行為和個體行為來尋找到最佳路徑，確保機械臂在避開障礙物的同時，能夠高效地到達(dá)目標(biāo)位置。

象鼻機器人是一種模仿象鼻行為的具有無限自由度的機械手臂，目前正在研發(fā)中。這種機械臂機器人是由一組圓盤，通過中心連接到一個柔性軸上，由一組穿過圓盤的電纜控制。電纜的末端直接連接到電機上。手臂具有連續(xù)運動，可針對特定的應(yīng)用場景進(jìn)行定制，例如，探查危險區(qū)域。為了優(yōu)化這種柔性機械臂的設(shè)計，需要研究幾個參數(shù)：纜繩張力、纜繩末端隨時間變化的力、驅(qū)動機構(gòu)所需的力、機器人的工作體積。

以 Actor-Critic 算法為主體結(jié)構(gòu)搭建了機械臂強化學(xué)習(xí)模型，結(jié)合設(shè)計的獎賞函數(shù)學(xué)習(xí)優(yōu)化技能策略。 圖2 強化學(xué)習(xí)部分訓(xùn)練過程 最后，針對上述方法搭建了相應(yīng)的實驗平臺。實驗平臺的硬件系統(tǒng)包括 UR5 機械臂、氣動二指手抓、Kinect V2 深度攝像頭等；軟件系統(tǒng)由ROS 機器人操作系統(tǒng)、MoveIt!

它由航天飛機上的加拿大臂發(fā)展而來，長17.6米，直徑0.35米，可在太空移動116噸重的載荷，它還進(jìn)一步演變成了更靈活的7自由度機械臂系統(tǒng)。機械臂雖小但作用大在國際空間站上使用的機械臂中，“大臂”SSRMS最長，也最大，重量高達(dá)1497公斤。即將發(fā)射的7自由度歐洲機械臂ERA，質(zhì)量約630公斤。

通過對障礙物與機械臂進(jìn)行幾何模型簡化將6自由度機械臂的碰撞檢測問題轉(zhuǎn)化為模型之間最小距離計算問題；結(jié)合機械臂正逆運動學(xué)與碰撞檢測結(jié)果，創(chuàng)建遺傳優(yōu)化算法的適應(yīng)度函數(shù)，使機械臂在完成避障的同時優(yōu)化各關(guān)節(jié)軌跡長度和轉(zhuǎn)動角度，將機械臂避障軌跡規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為約束條件下的多目標(biāo)優(yōu)化問題。最后通過MATLAB對算法進(jìn)行仿真實驗，結(jié)果表明，該算法在多種障礙物的環(huán)境下能夠規(guī)劃出滿足要求的運動軌跡。1.

作為專注于智能測控設(shè)備研發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)，北京沃華慧通測控技術(shù)有限公司深度把握協(xié)作機械臂的技術(shù)特性，構(gòu)建了 “機械臂 + 專業(yè)測控模塊” 的定制化解決方案。

此外，也計劃將AR可視化用于硬性機械臂實驗中，因為硬性機械臂比柔性機械臂更容易固定，操控的準(zhǔn)確性和精度更好。

▍生成一個輕量化的機械臂 該項目的第一步是優(yōu)化機械臂的幾何形狀。利用拓?fù)?em>優(yōu)化軟件，該團(tuán)隊將零件的重量減少了40%--從 240 磅減少到 165 磅--同時仍然滿足規(guī)定負(fù)載條件的功能要求。 拓?fù)?em>優(yōu)化是一種仿真驅(qū)動的設(shè)計技術(shù)，該技術(shù)通常用于航空航天和汽車工程領(lǐng)域，優(yōu)化目標(biāo)通常是剛度最大化和重量最小化。

機械臂的驅(qū)動程序和運動控制程序均部署在ROS上。在ROS中，除了機械臂原有的節(jié)點外，還包括AR-BCI系統(tǒng)發(fā)布的節(jié)點，用于向機械臂發(fā)送控制命令及接收機械臂狀態(tài)信息。 機械臂的路徑規(guī)劃采用笛卡兒空間軌跡規(guī)劃方法，在輸入機械臂的始末端位置、姿態(tài)及沿途經(jīng)過的路徑點位姿變化后，系統(tǒng)自動規(guī)劃機械臂的行動路徑。

一個例子是KR QUANTEC 系列機械臂，它提供的機器范圍為2,671—3,904mm，負(fù)載能力為120—300公斤。 △KR QUANTEC機械臂配備了一個噴嘴，用于為 Besix3D 公司擠出混凝土（圖片來源：KUKA）ABBABB 集團(tuán)是一家生產(chǎn)機械臂的跨國公司，包括用于3D 打印的機械臂。

1、Adams的運動學(xué)建模 在Adams中建立機械臂模型，如圖1所示，箭頭為機械臂末端執(zhí)行器的初始位置。

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二次枝晶臂，影響四大機械性能的直接指標(biāo)二次枝晶臂，直接影響了鑄件的機械性能，包括了延伸率、抗拉強度、屈服強度和硬度。能否在鑄件生產(chǎn)之前，就預(yù)測到二次枝晶臂間距和相關(guān)的機械性能呢？這將是接下來幾期的內(nèi)容。本期，先來普及一下，什么是枝晶。C3P一分鐘精講，初衷是用最短的時間，分享一些鑄造工藝設(shè)計與分析的經(jīng)驗。

先進(jìn)的拓?fù)?em>優(yōu)化軟件可以添加拔模方向、對稱性、最小尺寸等制造約束。四、總結(jié)基于多工況加權(quán)柔度響應(yīng)的拓?fù)?em>優(yōu)化是汽車控制臂輕量化設(shè)計的強大工具。它通過一個系統(tǒng)的、數(shù)學(xué)驅(qū)動的過程，幫助工程師從無到有地發(fā)現(xiàn)既滿足多種性能要求又極致輕量化的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)方案，是現(xiàn)代CAE驅(qū)動設(shè)計（CAE-Driven Design）的典范。

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[2]張志飛，陳仁，徐中明，等.面向多目標(biāo)的汽車懸架控制臂拓?fù)?em>優(yōu)化研究[J].機械工程學(xué)報，2017，53（4）：114-121. [3]王霄鋒.金屬疲勞壽命預(yù)計——局部應(yīng)力-應(yīng)變法[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007：145-157. [4]何為軍.CATIA 環(huán)境中的設(shè)計CAE 及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012：5-27.

1、建立機械臂模型 工作臺、貨物clearclose allclcL(1)=Link('d', 0.33, 'a',0 , 'alpha', pi/2,'offset',pi);L(2)=Link('d', 0, 'a', 0.26, 'alpha',0,'offset',pi/2);L(3)=Link('d', 0, 'a', 0.02, 'alpha',pi

“由于協(xié)作式機器人的機械臂必須提舉自身的重量，因此每一克都很重要。任何重量減輕都有助于我們提高性能或增加協(xié)作式機器人的有效載荷能力，”Taber說道，“這就是重量優(yōu)化對我們來說非常重要的原因。”

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導(dǎo)讀Abaqus除了可以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行強度分析，同樣也自帶強大的優(yōu)化功能，下面通過一個簡單的實例演示在Abaqus中進(jìn)行拓?fù)?em>優(yōu)化，另外，如果需要更加強大的拓?fù)?em>優(yōu)化仿真，可以在TOSCA中進(jìn)行。定義接觸屬性只創(chuàng)建接觸屬性，不定義任何參數(shù)，代表了創(chuàng)建光滑的硬接觸，接觸面選擇為扭力臂和銷釘?shù)倪B接處，其中一個設(shè)置為tie。