Многокритериальная оптимизация конструкции механизма четырёхпалого захвата

Ву Дык Куен
Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук (СПб ФИЦ РАН), Лаборатория автономных робототехнических систем, 199178, Санкт-Петербург, 14-я линия В.О., д. 39; Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, кафедра электромеханики и робототехники, аспирант, 190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 67, лит. А, тел.: +7(968)185-86-86, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Ронжин Андрей Леонидович
д.т.н., СПб ФИЦ РАН, Лаборатория автономных робототехнических систем, профессор, директор, 199178, Санкт-Петербург, 14-я линия В.О., д. 39, тел.: +7(911)253-24-32, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Материал поступил в редакцию 21 сентяря 2020 года.

Аннотация
Для решения задачи многокритериальной оптимизации конструкции робототехнического захвата рассматриваются три апостериорных алгоритма NSGA-II, MOGWO и MOPSO. Приведено описание кинематической модели разработанного прототипа четырехпалого захвата для сбора томатов, его ограничения и целевые функции, использованные при оптимизации конструкции. Основное преимущество разработанного прототипа заключается в применении одного привода для управления движениями пальцев и всасывающего сопла. Приведены результаты оптимизации кинематической модели и размеров элементов конструкции робототехнического захвата с использованием рассмотренных апостериорных алгоритмов.

Ключевые слова
Робототехнический захват, многокритериальная оптимизация, NSGA-II, MOGWO, MOPSO, кинематическая модель.

Благодарности
Исследование выполнено при поддержке РНФ (№16-19-00044П).

https://doi.org/10.31776/RTCJ.8404

Индекс УДК 
004.032.26

Библиографическое описание
Ву Дык Куен. Многокритериальная оптимизация конструкции механизма четырёхпалого захвата / Ву Дык Куен, А.Л. Ронжин // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 8. - №4. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2020. – С. 276-286. – Текст : непосредственный.

Литература

1. Швандт А. Программирование коллаборативных манипуляционных роботов с использованием интерфейса дополненной реальности / А. Швандт, А.С. Ющенко // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 8. – № 2. – Санкт-Петербург: ЦНИИ РТК. – 2020. – С. 139-149. – Текст: непосредственный.
2. Аль Машхадани Ю.И. Дизайн и анализ человекоподобного манипулятора с семью степенями свободы на основе гибридного интеллектуального контроллера // Труды СПИИРАН. – 2020. – № 4 (19). – C. 774-802. – Текст: непосредственный.
3. Ульянов С.В. Когнитивное интеллектуальное управление роботизированной рукой – протезом. Ч. 2 / С.В. Ульянов, А.Г. Решетников, А.В. Немчанинов // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 8. – № 1. – Санкт-Петербург: ЦНИИ РТК. – 2020. – С. 41-52. – Текст: непосредственный.
4. Mirjalili S. Multi-objective optimization using artificial intelligence techniques / Mirjalili S., Dong J.S. // Springer, Cham (2020). – Text: unmediated.
5. Rapoport E.Y. Method of Multiobjective Optimization of Controlled Systems with Distributed Parameters / E.Y. Rapoport, Y.E. Pleshivtseva // SPIIRAS Proceedings. – 5. – 2018. – Pp. 64-96. Doi:10.15622/sp.60. – Text: electronic.
6. Neydorf R.A. Dual Optimization of Monochrome Images Tone Approximation using Parallel Evolutionarily Genetic Search / R.A. Neydorf, A.G. Aghajanyan // SPIIRAS Proceedings. – 5. – 2018. – Pp. 156-188. Doi:10.15622/sp.60.6. – Text: electronic.
7. Meignan D. A review and taxonomy of interactive optimization methods in operations research / D. Meignan, S. Knust, J. Frayret // The ACM Transactions on Interactive Intelligent Systems. – 5(3). – 2015. – Pp. 1-43. – Text: unmediated.
8. Srinivas N. Multiobjective function optimization using nondominated sorting genetic algorithms / N. Srinivas, K. Deb // IEEE Transactions on Evolutionary Computation. – 2(3). – 1994. – Pp. 221-248. – Text: unmediated.
9. Mirjalili S. Grey wolf optimizer / S. Mirjalili, S.M. Mirjalili, A. Lewis // Advances in Engineering Software. – 69. – 2014. – Pp. 46-61. – Pp. 221-248. – Text: unmediated.
10. Poli R. Particle swarm optimization / R. Poli, J. Kennedy, T. Blackwell // Swarm Intell. – 1. – 2007. – Pp. 33-57. – Text: unmediated.
11. Eberhart R.C. Particle swarm optimization: developments, applications and re-sources / R.C. Eberhart, Shi Y. // 2001 Congress on Evolutionary Computation. – IEEE, Seoul, 2001. – Pp. 81-86. – Text: unmediated.
12. Raghuwanshi M.M. Survey on multiobjective evolutionary and real coded genetic algorithms / M.M. Raghuwanshi, O.G. Kakde // Proceedings of the 8th Asia Pacific Symposium on Intelligent and Evolutionary Systems. – 2004. – Pp. 150-161. – Text: unmediated.
13. Mäkinen R.A.E. Multidisciplinary shape optimization in aerodynamics and electromagnetics using genetic algorithms / R.A.E. Mäkinen, P. Jacques, J. Toivanen // International Journal for Numerical Methods in Fluids. – 30(2). – 1999. – Text: unmediated.
14. Zhang Y. A multiobjective particle swarm optimizer for constrained optimization / Y. Zhang, Gary Yen G., L. Tang // International Journal of Swarm Intelligence Research. – 2(1). – Pp. 1-23. Doi: 10.4018/jsir.2011010101. – Text: electronic.
15. Vu Q. A model of four-finger gripper with a built-in vacuum suction nozzle for harvesting tomatoes / Vu Q., A. Ronzhin // 14th International Conference on Electromechanics and Robotics – Zavalishin's Readings. – 154. – Springer, Singapore, 2019. – Pp. 149-160. Doi: 10.1007/978-981-13-9267-2_13. – Text: electronic.
16. Vu Q. Models and algorithms for design robotic gripper for agricultural products / Vu Q., A. Ronzhin // Comptes Rendus de L'Academie Bulgare des Sciences. – 73(1). – 2020. – Pp. 103-110. Doi: 10.7546/CRABS.2020.01.13. – Text: electronic.
17. Tan K.C. Evolutionary algorithms for multi-objective optimization: performance assessments and comparisons / K.C. Tan, T.H. Lee, E.F. Khor // Artificial Intelligence Review. – 7. – 2002. – Pp. 251-290. – Text: unmediated.
18. Chambers J.M. Graphical Methods for Data Analysis / J.M. Chambers, W.S. Cleveland, Kleiner // Wadsworth & Brooks/Cole, Pacific CA, 1983. – Text: unmediated.
19. Connecting gripping mechanism based on iris diaphragm for modular autonomous robots / N. Pavliuk [et al] // International Conference on Interactive Collaborative Robotics. – Springer, 2019. – Pp. 260-269. Doi: 10.1007/978-3-030-26118-4_25. – Text: electronic.
20. Iakovlev R. Iterative Method for Solving the Inverse Kinematics Problem of Multi-Link Robotic Systems with Rotational Joints / R. Iakovlev, A. Denisov, R. Prakapovich // 14th International Conference on Electromechanics and Robotics «Zavalishin's Readings». Smart Innovation, Systems and Technologies. – 154. – Springer, 2020. – Pp. 237-251. Doi: 10.1007/978-981-13-9267-2_20. – Text: electronic.
21. Saveliev A. Method of sensitivity calculation for electrete diaphragm capacitive sensors / A. Saveliev, N. Pshchelko, K. Krestovnikov // International Conference on Developments in eSystems Engineering, DeSE. – Springer, 2019. – Pp. 721-725. Doi: 10.1109/DeSE.2019.00134. – Text: electronic.
22. Krestovnikov K.D. Investigation of the influence of the length of the intermediate magnetic circuit on the characteristics of magnetic gripper for robotic complexes of the mining industry / K.D. Krestovnikov, E.O. Cherskikh, A.I. Saveliev // Journal of Mining Institute. – 241(1). – 2020. – Pp. 46-52. Doi: 10.31897/pmi.2020.1.46. – Text: electronic.
23. Calculation methodology for power characteristics of electroadhesive contact for gripping conductive and dielectric objects / Gorbach N. [et al] // 14th International Conference on Electromechanics and Robotics – Zavalishin's Readings. Smart Innovation, Systems and Technologies. – 154. – Springer, 2020. – Pp. 697-705. Doi: 10.1007/978-981-13-9267-2_58. – Text: electronic.

Полный текст статьи (pdf)