Improved black-winged kite algorithm and finite element analysis for robot parallel gripper design

风筝 有限元法 计算机科学 机器人 算法 工程类 数学 机械工程 结构工程 人工智能 几何学
作者
Ma Haohao,Azizan As’arry,Yanwei Feng,Lulu Cheng,Aidin Delgoshaei,Mohd Idris Shah Ismail,Hafiz Rashidi Ramli
出处
期刊:Advances in Mechanical Engineering [SAGE Publishing]
卷期号:16 (10) 被引量:4
标识
DOI:10.1177/16878132241288402
摘要

This paper presents a comprehensive study on the design optimization of a robotic gripper, focusing on both the gripper modeling and the optimization of its parallel mechanism structure. This study integrates the Black-winged Kite Algorithm (BKA), Finite Element Analysis (FEA), Backpropagation Neural Network (BPNN), and response surface optimization techniques. The Good Point Set (GPS), nonlinear convergence factor, and adaptive t-distribution method improve BKA, which enhances exploration and exploitation performance, convergence speed, and solution quality. Subsequently, the parallel mechanism structure is designed to minimize the total mass, total deformation, and maximum equivalent stress. The central composite design (CCD) method was used to design the FEA experiment and establish the BKA-BPNN regression prediction model. The RMSE of this model’s training set and test set are 0.001615 and 0.0029328. A response surface optimization model is constructed to determine the best design solution. The optimized design achieves a 33.12% reduction in maximum equivalent stress, a 1.47% decrease in total mass, and a 0.16% reduction in maximum total deformation. This study provides valuable insights into the design optimization process for robotic grippers, showcasing the effectiveness of the proposed methodologies in enhancing performance while reducing mass and improving structural integrity.
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