差分进化算法在平面扭簧设计中的应用

由于因变量和自变量的关系无法用显式函数表达,导致平面扭簧的设计优化问题都是昂贵黑箱问题。差分进化算法是近年来用于解决高成本优化问题的方法,它通过使用代理模型,对适应度与因变量的关系进行预测,从而大幅降低计算成本。提出一种基于变可信度代理模型和差分进化相结合的设计优化方法(VFS-DE)。利用所提出的VFS-DE进行相关优化测试函数检验,结果表明:该方法可以有效地解决函数优化问题。将VFS-DE应用在机床伺服电机平面扭簧的设计中,相关实验结果验证了该方法的有效性。

服务机器人变刚度关节驱动系统设计

针对现代服务机器人安全性、环境适应性和能量利用率等问题,提出了一种可变刚度的关节驱动系统,该系统利用一种并联且具有特殊几何结构的平面扭簧作为弹性模块以实现其变刚度特性。分析了平面扭簧的刚度特性,通过对平面扭簧的结构特点及其力学特性的分析,建立了扭簧刚度与偏转角度及扭簧刚度与预紧量之间的关系,为关节驱动系统的性能优化提供了理论依据。仿真结果表明,所用平面扭簧偏转角度约为7°,刚度变化范围大,能够满足服务机器人关节刚度需求。该系统既保留了刚度可变的特性,又减少了弹性模块所占的空间体积,并大大简化了系统的结构,便于维护。