madiАвтомобиль. Дорога. Инфраструктура. = Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.2409-7217МАДИmadi-1433Research Article2.5.11. Наземные транспортно-технологические средства и комплексыМетодика расчета роботов-гексаподов с использованием метода роя частиц и метода конечных элементовMethodology for calculating hexapod robots using the particle swarm method and the finite element methodСтаростинаЖанна АнатольевнаStarostinaZhanna A.

 канд. техн. наук, доц.

Candidate of Sciences (Technical), associated professor

79645722101@yandex.ruЗейн АлдинАрижZeinAldin A.

аспирант

postgraduate

areej.zainaldeen.93@gmail.comМАДИРоссияMADIRussian Federation20242612202404(42)55Copyright © Старостина Ж.А., Зейн Алдин А., 20242024Старостина Ж.А., Зейн Алдин А.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/1433

В статье представлена методика расчета на основе комбинации метода роя частиц (МРЧ) и метода конечных элементов (МКЭ). Такая комбинация позволит наилучшим образом оптимизировать конструктивные характеристики роботов-гексаподов. С помощью данной методики появится возможность детального моделирования, а интеграция МКЭ в процесс оптимизации на основе МРЧ создаст условия для системного и всестороннего способа повышения точности и эффективности работы гексапода. Также благодаря внедрению МКЭ-анализа в цикл оптимизации МРЧ алгоритм может эффективно исследовать пространство проектирования, руководствуясь отзывами о производительности, полученными в результате детального структурного анализа. Такое сочетание МРЧ и МКЭ позволяет определить оптимальные конструктивные параметры гексапода, которые отвечают требуемым критериям производительности, таким как вес и жесткость, с учетом основных конструктивных особенностей робота.

The article presents a calculation method based on a combination of the particle swarm method (PSO) and the finite element method (FEM), such a combination will best optimize the design characteristics of hexapods. With the help of this technique, detailed modeling will be possible, and the integration of FEM into the optimization process based on MRF will create conditions for a systematic and comprehensive way to improve the accuracy and efficiency of the hexapod. Also, thanks to the introduction of FEM analysis into the MRF optimization cycle, the algorithm can effectively explore the design space, guided by performance reviews obtained as a result of detailed structural analysis. This combination of MRF and FEM makes it possible to determine the optimal design parameters of the hexapod that meet the required performance criteria, such as weight and stiffness, taking into account the main design features of the robot.

The concept of the calculation method will be able to realize the full potential of the hexapod technology by using the strengths of the FEM in detailed structural analysis and the effectiveness of the MRF method in optimization, this will expand its application in various industries.

робот-гексаподконструкции гексаподовоптимизация конструкций гексаподовметод роя частицметод конечных элементовметодика расчета гексаподовhexapod-robotshexapod design featureshexapod design optimizationparticle swarm methodfinite element methodhexapod calculation and optimization methodologyReferencesАкдаг, 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.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 10.5109/7151699Starostina 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.Zane A.A. Historical review of the development of hexapod-type robots/ Starostina J.A., Arij Zane Aldin.//Innovation and investment. 2024. No. 9. From 415-419.Зейн, А. А. Исторический обзор развития роботов типа гексапод / А. А. Зейн, Ж. А. Старостина // Инновации и инвестиции. – 2024. – № 9. – С. 415-419. – EDN NVTGVP.Зейн, А. А. Исторический обзор развития роботов типа гексапод / А. А. Зейн, Ж. А. Старостина // Инновации и инвестиции. – 2024. – № 9. – С. 415-419. – EDN NVTGVP.

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