五连杆足式机器人腿部机构多目标优化算法

摘要

为了减小腿部转动惯量,提高承载能力,提出了一种电驱式2自由度平面五杆机构的腿部结构.然而杆件尺寸会对机器人性能产生影响,为了得到最优五杆尺寸参数,对腿部运动学和动力学进行分析,建立关节电机峰值力矩、峰值角速度、单个步态周期内总能耗与五杆尺寸参数间的函数关系,构建面向机器人五杆尺寸参数设计的多目标优化模型,采用层次分析法确定各目标决策属性权重,将多目标优化问题转换为单目标优化问题,利用遗传算法得到机器人总体性能最优解.在ADAMS中建立优化前后的机器人腿部模型,进行行走仿真试验,并与理论计算结果进行对比,再根据优化结果进行电机选型,使机器人自重减少7.8％,有利于负载能力和续航能力的提高,从而验证了本文所提算法的正确性和有效性.