madiАвтомобиль. Дорога. Инфраструктура. = Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.2409-7217МАДИmadi-1424Research Article2.5.11. Наземные транспортно-технологические средства и комплексыОптимизация конструктивных характеристик роботов-гексаподов с использованием метода роя частиц и метода конечных элементовOptimization of the design characteristics of Hexapods using the particle swarm method and the finite element methodСтаростинаЖанна АнатольевнаStarostinaZhanna A.

канд. техн. наук, доц.

Candidate of Sciences (Technical), associated professor

anstar13@yandex.ruАлдинАриж ЗейнZeinAldin A.

аспирант

 postgraduate

areej.zainaldeen.93@gmail.comМАДИРоссияMADIRussian Federation20242512202404(42)88Copyright © Старостина Ж.А., Алдин А.З., 20242024Старостина Ж.А., Алдин А.З.Starostina Z.A., Zein A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.adi-madi.ru/madi/article/view/1424

Гексаподы, или шестиногие параллельные манипуляторы, находят применение во многих областях, требующих высокой точности и стабильности, таких как аэрокосмическая техника, медицинские приборы и роботизированные системы. Их производительность и надежность могут быть улучшены путем разработки максимально точных моделей и их оптимизации. В статье представлен новый подход, использующий комбинацию PSO с МКЭ для оптимизации конструктивных характеристик гексаподов. Предполагается, что это исследование поможет повысить точность, эффективность и общую производительность гексапода за счет использования возможностей PSO для оптимизации МКЭ и для детального моделирования. В этом исследовании метод конечных элементов и методы оптимизации роя частиц будут интегрированы для оптимизации конструктивных характеристик робота гексапод.

Интеграция модели МКЭ в процесс оптимизации на основе PSO обеспечит системный и всесторонний способ повышения точности, эффективности и общей производительности роботов гексапод. Концепция решения будет способна реализовать весь потенциал, которым обладает технология гексапод, за счет использования сильных сторон МКЭ в детальном структурном анализе и эффективности метода PSO в оптимизации, что позволит расширить ее применение в различных отраслях промышленности.

Hexapods, or six-legged parallel manipulators, are used in many areas requiring high precision and stability, such as aerospace engineering, medical devices and robotic systems. Their performance and reliability can be improved by developing the most accurate models and optimizing them. The article presents a new approach using a combination of PSO and FEM to optimize the design characteristics of hexapods. It is expected that this study will help to improve the accuracy, efficiency and overall performance of the hexapod by using the capabilities of the PSO to optimize the FEM and for detailed modeling. In this study, the finite element method and particle swarm optimization methods will be integrated to optimize the design characteristics of the hexapod robot.

It is assumed that the integration of the FEM model into the PSO-based optimization process will provide a systematic and comprehensive way to improve the accuracy, efficiency and overall performance of hexapod robots. The solution concept should be able to realize the full potential of hexapod technology by using the strengths of FEM in detailed structural analysis and the effectiveness of the PSO method in optimization, which will expand its application in various industries.

роботы гексаподаособенности конструкции гексаподовоптимизация конструкций гексаподовметод роя частицметод конечных элементовhexapod robotshexapod design featureshexapod design optimizationparticle swarm methodfinite element methodReferencesАкдаг, М. Интегрированный подход к моделированию мехатронной системы применительно к роботу hexapod / М. Акдаг, Х. Карагулле, Л. Малгача // Математика и вычислительная техника в моделировании. –2012. – № 82. – С. 818-835..Akdag M., Karagulle H., Malgacha L. An integrated approach to modeling a mechatronic system in relation to a гексапод robot. Mathematics and Computer Engineering in modeling, 2012. No. 82. pp. 818-835.К Кушнир, А.П. Новые 3D технологии изготовления моделей / А.П. Кушнир, В.Б. Лившиц, Д.С. Кобзев // Информатика и технология: межвузовский сборник научных трудов. Выпуск XIX. – Москва: МГУПИ, 2013. – 263 с.Kushnir A.P., Livshits V.B., Kobzev D.S. New 3D model manufacturing technologies. Computer Science and Technology: an interuniversity collection of scientific papers. Issue XIX. Moscow: MGUPI, 2013. 263 pПавловский, В. Е. О разработках шагающих машин / В. Е. Павловский // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. – 2013. – № 101. – С. 1-32. – EDN RXRDQD.Pavlovsky V.E. On the development of walking machines//Preprints of the IPM named after M.V.Keldysh. 2013 No. 101 32 p. URL: http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2013-101Sorin, Mănoiu Olaru. Hexapod Robot Leg Dynamic Simulation and Experimental Control using Matlab / Mănoiu Olaru Sorin, Mircea NiŃulescu // Proceedings of the 14th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, Bucharest, Romania, May 23-25, 2012. – Vol. 45, Issue 6. – P. 818-899. – DOI 10.3182/20120523-3-RO-2023.00335.Sorin M.O., Nitulescu M. Dynamic modeling of Гексапод robot legs and experimental control using Matlab. Proceedings of the 14th IFAC Symposium on problems of information management in production, 2012. No. 45 (6). pp. 818-899.Si, F. Reverse dynamics of insects using natural orthogonal complement method / F. Si, R. Sinatra // Journal for Production Systems. – 2012. –№ 2 (21).Si F. Sinatra R. Reverse dynamics of insects using natural orthogonal complement method. Journal for Production Systems. 2012. № 2 (21).Kinematic modeling and calibration of a flexure based hexapod nanopositioner / Hongliang Shia, Hai-Jun Sua,,Nicholas Dagalakisb, John A. Kramar // Precision Engineering. – 2013. – Vol. 37(1). – P. 117-128. – DOI 10.1016/j.precisioneng.2012.07.006.Shi H., Su H.J., Dagalakis N., Kramar Y.A. Kinematic modeling and calibration of the гексапод nanopositioner based on bending. Precision Engineering, 2013. No. 37. pp. 117-128.Parameterized finite element modeling and experimental modal testing for vibration analysis of an industrial hexapod for machining / Minh-Nha Pham, Henri Champliaud, Zhaoheng Liu, Ilian Bonev // Mechanism and Machine Theory. – 2022. – Vol. 167 (15). – 104502. – DOI 10.1016/j.mechmachtheory.2021.104502.J.A. Tenreiro Machado, Seyed Mehdi Abedi Pahnehkolaei, “Complex-order particle swarm optimization”, Institute of Engineering, Polytechnic of Porto, Department of Electrical Engineering, Rua Dr. António Bernardino de Almeida 431, Porto 4249-015, Portugal, 2021.Tenreiro Machado, J.A. Complex-order particle swarm optimization / J.A. Tenreiro Machado, Seyed Mehdi Abedi Pahnehkolaei, Alireza Alfi // Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. – 2021. – 105448. – DOI 10.1016/j.cnsns.2020.105448.L. N. Patil, A. A. Patil, K. B. Waghulde, S. A. Patil, Y. M. Patil, S. L. Gadhave, V.K. Javanjal, and S.S. Jadhav, “Finite Element Analysis for Improved AllTerrain Vehicle Component Design,” EVERGREEN Joint Journal of Novel Carbon Resource Sciences & Green Asia Strategy, 10(03) 1508-1521 (2023). doi.org/10.5109/7151699.Finite Element Analysis for Improved AllTerrain Vehicle Component Design / L.N. Patil, A.A. Patil, K. B. Waghulde [et al.] // EVERGREEN Joint Journal of Novel Carbon Resource Sciences & Green Asia Strategy. – 2023. – Vol. 10, Issue 03. – P. 1508-1521. – DOI 10.5109/7151699.Starostina J.A., Arij Zein Aldin. Car. Road. Ifrastructure. 2024. № 3 (41).Зейн, А. А. Кинематическая модель шестиопорного гексапода / А. А. Зейн, Ж. А. Старостина // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. – 2024. – № 3(41). – EDN ISICEK.Зейн, А. А. Кинематическая модель шестиопорного гексапода / А. А. Зейн, Ж. А. Старостина // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. – 2024. – № 3(41). – EDN ISICEK.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.