附件C：譯文

一種新型三自由度混合機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)

摘要 通過(guò)使用一種基于指數(shù)地圖集的被稱為參數(shù)統(tǒng)計(jì)最優(yōu)化的統(tǒng)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)一種新型三自由度混合機(jī)械手臂的參數(shù)最優(yōu)化。根據(jù)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)分析提出并討論一些運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。考慮裝配技術(shù)，建立一種以指數(shù)地圖集為基礎(chǔ)的三自由度混合機(jī)械臂的原型。這種新型的三自由度混合機(jī)械臂可以應(yīng)用到需要高剛度、低慣性和優(yōu)異技術(shù)能力的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。在一種已建成的新型六自由度混合人形機(jī)械臂中也是與一球形三自由度并行機(jī)械手所連接的。
關(guān)鍵詞 三自由度混合機(jī)械手臂，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，參最數(shù)優(yōu)化

1 引言
機(jī)械臂包括串行、并行和混合結(jié)構(gòu)。串行機(jī)械臂具有移動(dòng)靈活，工作區(qū)大等的優(yōu)勢(shì)。趙開發(fā)的TH1手臂，森田的溫迪手臂，ABB公司的IRB系列手臂。
并行機(jī)械臂擁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、慣性低和高有效負(fù)載能力的優(yōu)勢(shì)。瑞士的SIG公司開發(fā)的SIG XR22高速并聯(lián)機(jī)械手，黃建立的能高速移動(dòng)的二自由度并行機(jī)械手和金提出的四自由度并聯(lián)機(jī)械臂。
混合機(jī)械臂，像高提出的七自由度混合機(jī)械手臂，擁有以上所有的優(yōu)點(diǎn)。
參數(shù)最優(yōu)化是機(jī)械臂設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而要選擇出可以使機(jī)械臂表現(xiàn)良好的合適參數(shù)非常困難。因此，憑直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)的參數(shù)最優(yōu)化遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前，有單目標(biāo)參數(shù)最優(yōu)化和多目標(biāo)參數(shù)最優(yōu)化這兩種主要的方法。以前的目的在于單一性能的設(shè)計(jì)。蘇通過(guò)采用靈敏度作為目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化了斯圖爾特平臺(tái)；李通過(guò)把工作空間作為目標(biāo)函數(shù)來(lái)優(yōu)化一種三腿虛擬機(jī)械工具。這些方式?jīng)]有考慮到其它的性能。多目標(biāo)參數(shù)最優(yōu)化同時(shí)采用幾個(gè)性能指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)來(lái)對(duì)操作手的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。斯托頓通過(guò)選擇工作空間和靈敏度兩個(gè)性能指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)使改良過(guò)的斯圖爾特平臺(tái)更優(yōu)化；梅爾萊特提出了一種在考慮工作空間的同時(shí)關(guān)心其它設(shè)計(jì)目標(biāo)的優(yōu)化方法。陸利用遺傳算法最優(yōu)化了斯圖爾特平臺(tái)的參數(shù)。
根據(jù)人體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種新型的三自由度混合機(jī)械臂和它的基于指數(shù)地圖集的參數(shù)統(tǒng)計(jì)最優(yōu)化。首先，在運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)性能分析的基礎(chǔ)上提出了一些運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和它的整體性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，也顯示了在工作空間的評(píng)價(jià)指標(biāo)分布和指數(shù)地圖集。然后考慮裝配技術(shù)，通過(guò)使用基于指數(shù)地圖集的參數(shù)統(tǒng)計(jì)最優(yōu)化建立了一種三自由度混合機(jī)械臂的原型。它可以提供一個(gè)三自由度混合機(jī)械臂的應(yīng)用基礎(chǔ)。與以往串行機(jī)械手臂相比，目前使用的像提升手臂這樣的二自由度手臂并聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，它的兩個(gè)馬達(dá)是與固定部分連接在一起的，以減輕移動(dòng)質(zhì)量。因此，機(jī)械臂擁有高的有效負(fù)載能力和更低慣性的優(yōu)勢(shì)，適合在人形機(jī)器人，精密拋光，航空，造船和汽車中使用。