Multi-Objective Design Optimisation of a Class of Parallel Kinematic Machines
Notice bibliographique
Résumé
One of the main advantages of the Gantry-Tau machine is a large accessible workspace\footprint ratio compared to many other parallel machines. The Gantry-Tau improves this ratio further by allowing a change of assembly mode without internal link collisions or collisions between the links and the moving TCP platform. In this Thesis some of the features of the Gantry-Tau structure are described and results are presented from the analysis of the kinematic, elastostatic and elastodynamic properties of the PKM. However, the optimal kinematic, elastostatic and elastodynamic design parameters of the machine are still difficult to calculate and this thesis introduces a multi-objective optimisation scheme based on the geometric approach for the workspace area, unreachable area, joint angle limitations and link collisions as well as the functional dependencies of the elements of the static matrix and the Laplace transform to define the first resonance frequency and Cartesian and torsional stiffness. The method to calculate the first resonance frequency assumes that each link and universal joint can be described by a mass-springdamper model and calculates the transfer function from a Cartesian (TCP) force or torque to Cartesian position or orientation. The geometric methods involve the simple geometric shapes (spheres, circles, segments, etc) and vectors. The functional dependencies are based on the properties between the kinematic parameters. These approaches are significantly faster than analytical methods based on the inverse kinematics or the general Finite Elements Method (FEM). The reconfigurable Gantry-Tau kinematic design obtained by multi-objective optimisation gives the following features: • Workspace/footprint ratio more than 3.19. • First resonance frequency greater than 48 Hz. • Lowest Cartesian stiffness in the workspace 5N/μm. • The unreachable space in the middle of the workspace is not detected. • No link collisions. The results show that by careful design of the PKM, a collision free workspace without the unreachable area in the middle can be achieved. High stiffness and high first resonance frequency are important parameters for the the Gantry-Tau when used in industrial applications, such as cutting, milling and drilling of steel or aluminium and pick-and-place operations. These applications require high static and dynamic accuracy in combination with high speed and acceleration. The optimisation parameters are the support frame lengths, actuator positions,endeffector kinematics and the robot’s arm lengths. Because of the fast computational speed of the geometric approaches and computational time saving of the methods based on the functional dependency, they are ideal for inclusion in a design optimisation framework, normally a nonlinear optimisation routine. In this Thesis the evolutionary algorithm based on the complex search method is used to optimise the 3-DOF Gantry-Tau. The existing lab prototype of this machine was assembled and completed at the University of Agder
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».