基于改进型迭代神经网络的三自由度并联机构位置正解分析.pdf

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1、2012年6月机床与液压Jun．2012第4O卷第11期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．40No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．11．010基于改进型迭代神经网络的三自由度并联机构位置正解分析周结华，彭侠夫，仲训昱(厦门大学信息科学与技术学院，福建厦门361005)摘要：针对模拟船舶在海上运动的摇摆姿态及重载的要求，根据并联机器人机构综合理论，提出运用4SPS．1S结构的并联机构实现模拟船舶在重载情况下的摇摆运动。通过对该机构的运动学分析，推导出三自由度并联机构位置逆解的解析表达式。考虑到位置正解的解析解难以求出，运用一

2、种改进型、高效率的迭代神经网络对其位置正解模型进行求解，最后借助Maflab软件对位置正解模型进行了仿真研究。研究结果表明：该改进型迭代BP神经网络不但性能上优于普通的BP神经网络和误差补偿函数为，(s)=s的迭代BP神经网络，且所建立的位置正解模型可以满足实时控制要求。关键词：三自由度并联机构；位置正解；迭代算法；神经网络中图分类号：TH112；TP24文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)11—032—4ForwardPositionKinematicsAnalysisofThreeDegree—of-FreedomParallelManipulatorBase

3、donImprovedIterativeNeuralNetworkZHOUJiehua．PENGXiafu．ZH0NGXunyu(CollegeofInformation&Technology，XiamenUniversity，XiamenFujian361005，China)Abstract：Forthesimulationoftheshipswingorientationandheavyloaddemand，4SPS一1Sthreedegree—of-freedomparallelmanipulatorwasusedaccordingtothetheoriesofthestru

4、cturesynthesisofparallelroboticmechanismstorealizesimulationoftheship’Sswingmovementunderheavyload．Throughanalysisofthekinematicstothismechanism，theinversekinematicsformulaforitsposi—tionwasdeduced．Aneficientimprovedtypeofiterativeneuralnetworkwasusedtoresearchtheforwardkinematicsproblem，becau

5、setheanalyticalsolutionofforwardkinematicswasdificulttobesolved．Theresearchresultsshow：notonlytheimprovediterativeBPneuralnetworkissuperiorinperformancethanthecommonBPneuralnetworkandtheiterativeBPneuralnetworkwitherrorcompensa—tionfunctionass)=，butalsotherea1．timecontrolrequirementscanbemetby

6、theforwardkinematicsmode1．Keywords：Threedegree—of-freedomparallelmanipulator；Forwardpositionkinematics；Iterationalgorithm；Neuralnetwork并联机器人由于具有刚度质量比大、输入误差不解外，一般结构的并联机构的位置正解，在数学上尚累积和承载能力高等特点，而成为国际上机器人学研无完备方法求其解析解。。理论上已经证明，只要究热点领域之一。尤其近20年来，并联机构的隐层节点足够多，三层BP神经网络能以任意精度逼研究一直吸引着大量学者的注意，研究最多的就是六近任意

7、连续非线性函数。因此，可以用BP神经自由度并联机构。但是，当实际工作不需要六自由度网络求解三自由度并联机构的位置正解。然而BP神时，为了实现经济便宜、结构简单、控制较容易的目经网络在工程应用中存在以下2个突出问题：(1)的，必需研制少自由度(2～5自由度)的并联机隐层节点的数目难以确定；(2)收敛速度比较慢。构”。少自由度并联机构特别是三自由度并联机构因此，为了满足4SPS．1S三自由度并联机构控制精度由于灵活性较高，并且设计制造方便，成为国内外学和实时控制的要求，作