Please wait a minute...
 首页  期刊介绍 期刊订阅 联系我们 横山亮次奖 百年刊庆
 
最新录用  |  预出版  |  当期目录  |  过刊浏览  |  阅读排行  |  下载排行  |  引用排行  |  横山亮次奖  |  百年刊庆
清华大学学报(自然科学版)  2021, Vol. 61 Issue (3): 217-223    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2020.26.025
  索驱动机器人 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
索牵引弹体装填机器人的尺寸优化设计
杨继锋1, 姚蕊2, 陈捷1
1. 中国人民解放军海军潜艇学院, 青岛 266199;
2. 中国科学院 国家天文台 FAST运行和发展中心, 北京 100101
Cable-driven projectile loading robot
YANG Jifeng1, YAO Rui2, CHEN Jie1
1. PLA Navy Submarine Academy, Qingdao 266199, China;
2. CAS Key Laboratory of FAST, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
全文: PDF(6217 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 针对海军大型武器的对接装填自动化需求,为提高装填安全性和效率,该文提出一种三索并联机器人,实现弹体自动化转运和装填,并完成了该三索并联机器人的尺寸优化设计方法研究。考虑索塔高度对于建造难度、重量及成本等影响,将参数优化设计分为全局搜索优化及局部搜索优化。全局搜索通过对所有设计参数进行采样搜索得到索塔高度为关键设计参数,基于悬臂梁位移公式得到索塔高度及直径相关性,从而建立索塔高度与索力变化率的无量纲优化函数,得到索塔及索径优化结果。在全局搜索优化结果基础上,以最大索力最小化为设计参数优化指标,得到所有设计参数的优化值,并最终得到平动轨迹上的索力变化曲线。设计方案、优化方法及参数优化结果可为后续海军弹体装填自动化设备提供参考和依据。
服务
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章
杨继锋
姚蕊
陈捷
关键词 索牵引并联机器人柔索优化设计弹体装填    
Abstract:A three-cable parallel robot was developed for naval missile systems for automatic transfer and loading of the missile with improved loading safety and efficiency. A two-step optimization method was used to completely consider the construction difficulties, weight and cost of the missile loading system with a global search optimization and a local search optimization. The global search considers all the search parameters to determine the tower height as the key design parameter. Then, a cantilever displacement formula is used to relate the cable tower height and diameter with a dimensionless optimization function for the cable force rate of change as a function of the tower height. An optimization function is then used to minimize the maximum cable force. This design optimization method is useful for designing naval automatic projectile loading systems.
Key wordscable-driven parallel robots    cables    optimization design    projectile loading
收稿日期: 2020-03-02      出版日期: 2021-03-06
基金资助:姚蕊,副研究员,E-mail:ryao@nao.cas.cn
引用本文:   
杨继锋, 姚蕊, 陈捷. 索牵引弹体装填机器人的尺寸优化设计[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(3): 217-223.
YANG Jifeng, YAO Rui, CHEN Jie. Cable-driven projectile loading robot. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2021, 61(3): 217-223.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2020.26.025  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2021/V61/I3/217
  
  
  
  
  
  
  
  
  
[1] TANG X Q. An overview of the development for cable-driven parallel manipulator[J]. Advances in Mechanical Engineering, 2014, 6:823028.
[2] 郑亚青, 刘雄伟. 绳牵引并联机构的研究概况与发展趋势[J]. 中国机械工程, 2003, 14(9):808-810. ZHENG Y Q, LIU X W. Research survey and development tendency of wire-driven parallel manipulators[J]. China Mechanical Engineering, 2003, 14(9):808-810. (in Chinese)
[3] POTT A, MVTHERICH H, KRAUS W, et al. Cable-driven parallel robots for industrial applications:The IPAnema system family[C]//IEEE ISR 2013. Seoul, South Korea:IEEE, 2013.
[4] 郑亚青, 林麒, 刘雄伟, 等. 用于低速风洞飞行器气动导数试验的绳牵引并联支撑系统[J]. 航空学报, 2009, 7(1):1549-1554.ZHENG Y Q, LIN Q, LIU X W, et al. On wire-driven parallel suspension systems for static and dynamic derivatives of aircraft in low-speed wind tunnels[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2009, 7(1):1549-1554. (in Chinese)
[5] TANG X Q, SHAO Z F. Trajectory generation and tracking control of a multi-level hybrid support manipulator in FAST[J]. Mechatronics, 2013, 23(8):1113-1122.
[6] JIANG P, YUE Y L, GAN H Q, et al. Commissioning progress of the FAST[J]. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 2019, 62(5):959502.
[7] TANG L W, SHI P S, WU L, et al. Singularity analysis on a special class of cable-suspended parallel mechanisms with pairwise cable arrangement and actuation redundancy[J]. Journal of Mechanical Design, 2020, 142(2):024501.
[8] MIKELSONS L, BRUCKMANN T, HILLER M, et al. A real-time capable force calculation algorithm for redundant tendon-based parallel manipulators[C]//Proceedings of the 2008 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Pasadena, USA:IEEE, 2008:3869-3874.
[9] MIERMEISTER P, LÄCHELE M, BOSS R, et al. The Cable Robot simulator large scale motion platform based on cable robot technology[C]//2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). Daejeon, South Korea:IEEE, 2016.
[10] ZHANG Z K, SHAO Z F, WANG L P. Optimization and implementation of a high-speed 3-DOFs translational cable-driven parallel robot[J]. Mechanism and Machine Theory, 2020, 145:103693.
[11] PUSEY J, FATTAH A, AGRAWAL S, et al. Design and workspace analysis of a 6-6 cable-suspended parallel robot[J]. Mechanism and Machine Theory, 2004, 139(7):761-778.
[12] TANG X Q, YAO R. Dimensional design on the six-cable driven parallel manipulator of FAST[J]. Journal of Mechanical Design, 2011, 133(11):111012.
[13] LI H, YAO R. Optimal orientation planning and control deviation estimation on FAST cable-driven parallel robot[J]. Advances in Mechanical Engineering, 2014, 6:716097.
[14] 姚蕊. 大跨度索并联机构力特性及尺度综合设计研究[D]. 北京:清华大学, 2010. YAO R. Study on tension characteristic and dimensional synthetic design of cable driven parallel manipulators with large span[D]. Beijing:Tsinghua University, 2010. (in Chinese)
[1] 刘鹏, 乔心州. 大跨度完全约束空间3-DOF柔索驱动并联机器人稳定性灵敏度研究[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(9): 1548-1558.
[2] 张明, 王恩志, 刘耀儒, 齐文彪, 王德辉. 利用多项式混沌展开的结构可靠性分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(8): 1314-1320.
[3] 王啸宸, 李雪松, 任晓栋, 吴宏, 顾春伟. 多级压气机通流与CFD一体化优化设计方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(4): 774-784.
[4] 赵雅聪, 王启明. FAST索牵引并联机器人的动力学建模与仿真[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(11): 1772-1779.
[5] 韦慧玲, 仇原鹰, 盛英, 陈海初, 卢清华. 绳牵引并联机器人悬链线优化解算方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(3): 224-229.
[6] 赵越, 强茂山, 王淏. EPC项目业主与承包商设计决策博弈[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(10): 1195-1201.
[7] 李东杰, 周伯豪, 梁骞, 兰旭东. 微型涡喷发动机燃烧室优化设计[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(10): 1212-1220.
[8] 薛春辉, 董玉杰. 自然循环熔盐球床堆中间换热器的优化设计[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2018, 58(5): 445-449.
[9] 张铁山, 蒋晓华. 基于RB-IGBT的矩阵变换器中杂散电感的影响与优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2017, 57(11): 1212-1219.
[10] 肖武, 王开锋, 姜晓滨, 贺高红. 遗传-模拟退火算法优化设计管壳式换热器[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016, 56(7): 728-734.
[11] 孙靖譞, 吕振华. 车辆受垂向强冲击时座椅安全带的防护效果比较分析与锚点位置优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016, 56(12): 1302-1311.
[12] 李培元, 顾春伟, 宋寅. 某MW级燃机低压离心压气机优化设计[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2015, 55(10): 1110-1116.
[13] 韩俊, 温风波, 赵广播. 小展弦比涡轮叶片的弯曲优化设计[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(1): 102-108.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
版权所有 © 《清华大学学报(自然科学版)》编辑部
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持:support@magtech.com.cn