Calculating geometric parameters for industrial robot gripper mechanism according to the assumed functional characteristics

• Autorzy: Krenich S.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.16.286.6118

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie parametrów geometrycznych mechanizmu chwytaka robota przemysłowego dla założonych charakterystyk funkcjonalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an approach to optimal synthesis of robot gripper mechanism. There are two different patterns of force and displacement functional characteristics applied. The first one deals with the assumed linear or nonlinear displacement of the gripper ends, whereas the second one takes under consideration the constant value or nonlinear chart of the gripping force. In order to generate the optimal solutions a gradient based method, a random search method and an evolutionary algorithm are used. The obtained results show relatively good effectiveness of the proposed optimization approach in comparison to conventional methods of synthesis of linkage mechanisms. The best solutions were generated by the evolutionary algorithm based method; worse by the random search algorithm. Gradient based method fails during optimization process and should not be used for such type of problems, especially described by trigonometric functions.

PL

W artykule przedstawiono metodę wyznaczania parametrów geometrycznych mechanizmu chwytaka dźwigniowego robota przemysłowego. Zastosowano syntezę mechanizmu dla założonych charakterystyk funkcjonalnych mechanizmu. Założono przebiegi liniowe i nieliniowe charakterystyki siłowej i przemieszczeniowej. W obliczeniach wykorzystano trzy algorytmy, gradientowy, losowy i ewolucyjny. Otrzymane wyniki wskazują, że proponowane podejście optymalizacyjne jest możliwe do zastosowania i stosunkowo efektywne w porównaniu z tradycyjnymi metodami syntezy mechanizmów, przy czym możliwe okazało się zastosowanie wyłącznie algorytmu ewolucyjnego generującego najlepsze rozwiązania w każdym przypadku oraz znacznie gorszego algorytmu losowego. Nie udało się w ogóle wygenerować rozwiązań algorytmem gradientowym, co wskazuje, że dla zadań optymalizacyjnych opisywanych funkcjami trygonometrycznymi tego typu algorytmy są zawodne i nie powinny być stosowane.

Słowa kluczowe

EN

industrial robots; linkage mechanism synthesis; design optimization; evolutionary algorithms

PL

roboty przemysłowe; synteza mechanizmu dźwigniowego; optymalizacja konstrukcji; algorytmy ewolucyjne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2016
• Tom: Y. 113, iss. 5-M
• Strony: 63--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Krenich S.

• Institute of Production Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Chiara L., Ceccarelli M., An Optimization Problem Algorithm for Kinematic Design of Mechanisms for Two-Finger Grippers, The Open Mechanical Engineering Journal, Vol. 3, 19, 2009, 49–62.
• [2] Kakatsios J.A, Tricamo S.J., Integrated Kinematic and Dynamic Optimal Design of Flexible Planar Mechanisms, Journal of Mechanisms, Transmissions and Automation in Design, Vol. 109, 1987, 338–347.
• [3] Krenich S., Osyczka A., Structural optimization of robot grippers using genetic algorithms, The 20-th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics-ICTAM, Paper CE3, Chicago 2000.
• [4] Krenich S., Optimal Design of Robot Gripper Mechanism Using Force and Displacement Transmission Ratio, Applied Mechanics and Materials, Vol. 613, 2014, 117–125.
• [5] Krenich S., Multicriteria Design Optimization of Robot Gripper Mechanisms, IUTAM Symposium on Evolutionary Methods in Mechanics, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht–Boston–London 2004, 207–218.
• [6] Osyczka A. Evolutionary Algorithms for Single and Multicriteria Design Optimization, Springer Physica-Verlag, Heilderberg, Berlin 2002.
• [7] Osyczka A., Krenich S., Evolutionary Algorithms for Global Optimization, Chapter [in:] J. Pinter (Ed.), Global Optimization – Selected Case Studies, Kluwer Academic Publishers, 2007.
• [8] Osyczka A., Krenich S., Karaś J., Optimum design of robot gripers using Genetic Algorithms, 3rd World Congress on Structural and Multidiscipilinary Optimization WCSMO, 17–22 May, Buffalo 1999, 241–243.
• [9] Osyczka A., Krenich S., A New Constraint Tournament Selection Method for Multicriteria Optimization Using Genetic Algorithm, Proceedings of the Congress of Evolutionary Computing, San Diego 2000, 501–509.
• [10] Pugh J.T., Synthesis of Pareto Optimal Four-Bar Function Generators With Optimum Structural Error and Optimum Transmission Angles, Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design, Vol. 106, December 1984, 437–443.
• [11] Rao S.S., Multicriteria Optimization in Mechanisms, Journal of Mechanical Design, Transaction of ASME, Vol. 101, 1984, 398–406.
• [12] Rohatynski R., Klekiel T., Some Application of Genetic Algorithm for Optimization of Four-bar Linkages, Proceedings of Conference on Methods of Artificial Intelligence in Mechanics and Mechanical Engineering, Gliwice 2000, 285–290.
• [13] Saravanan N., Ramabalan S., Ebenezer N.G.R., Dharmaraja C., Evolutionary multicriteria design optimization of robot grippers, Applied Soft Computing, Vol. 9, Issue 1, 2008, 159–172.
• [14] Wang J.W., Evolutionary algorithm based optimum design of mechanical gripper, Coal Mine Machinery, Vol. 27, No. 10, China 2006.
• [15] Xuyang C., Cleghorn W.L., Parametric Optimization of Eight-bar an Mechanism of a Wheel Loader Based on Simulation, Information Technology Journal 10 (9), 2011, 1801–1808.