Optimum design of 3R robot manipulador by using Improved Differential Evolution implemented in parallel computation

Autores

DOI:

https://doi.org/10.14393/BEJOM-v1-n2-2020-54671

Palavras-chave:

Optimization, Robotics, Differential Evolution, Parallel Computation, Improved Differential Evolution

Resumo

In recent decades the great interest in Evolutionary Algorithms (EAs) has boosted their development leading to a significant improvement in their efficiency and applicability. Thus, EAs have been applied to solve optimization problems in different areas of knowledge. A promising optimization method known as Differential Evolution (DE), which belongs to the class of AEs, has attracted the attention of researchers. The DE algorithm is simple, robust and efficient. However, by testing with classical optimization problems noticed that sometimes the results obtained with DE are not as satisfactory as expected or that in many cases the algorithm ends the search for the optimal solution prematurely. Recently, with the advancement and greater availability of computer technology, the scientific community has been thinking about the implementation of optimization algorithms in parallel in order to reduce the processing time. The main objective of this paper is to present an improvement of the Differential Evolution optimization method, proposing modifications to the basic algorithm by using shuffled complex and making it able to work with parallel computing. The proposed methodology is applied to the optimal design of an orthogonal 3R robot manipulator that takes into account the characteristics of its workspace. For this purpose, a multi-objective optimization problem is formulated to obtain the optimal geometric parameters for the robot. The maximum workspace volume, the maximum system stiffness and the optimum dexterity are considered as the multi-objective functions. The results show that the procedure represents a promising alternative for the type of problem presented above.

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Biografia do Autor

Sezimária de Fátima Pereira Saramago, Universidade Federal de Uberlândia

Possui graduação em Engenharia Mecância pela Universidade Federal de Uberlândia (1981), mestrado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia (1990) e doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia (1998). Fez estágio de pós-doutorado na Università degli Studi di Cassino, Itália. Atualmente é professora titular aposentada da Universidade Federal de Uberlândia. Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Dinâmica dos Corpos Rígidos, Elásticos e Plásticos, atuando principalmente nos seguintes temas: robótica, espaço de trabalho de manipuladores, métodos numéricos, otimizaçao e métodos evolutivos. (Fonte: Currículo Lattes).

José Laércio Doricio, Universidade Federal de Uberlândia

É professor da Universidade Federal de Uberlândia na Faculdade de Ciências Integradas do Pontal desde 2010. Concluiu o doutorado em Engenharia Mecânica na Área de Aeronáutica pela Universidade de São Paulo em 2009. Concluiu o mestrado em Ciências da Computação e Matemática Computacional pela Universidade de São Paulo em 2003. Atua na área de Matemática Aplicada e Computacional, e Otimização. (Fonte: Currículo Lattes).

Milena Almeida Leite Brandão, Universidade Federal de Uberlândia

Possui graduação em Matemática pela Universidade Federal de Uberlândia (2007), mestrado em Matemática pela Universidade Federal de Uberlândia (2010) e doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia (2014). Atualmente é professora adjunto da Universidade Federal de Uberlândia. Tem experiência na área de Matemática Aplicada e Computacional, com ênfase em Otimização Matemática, atuando principalmente nos seguintes temas: otimização estocástica e determinística, algoritmo de otimização Evolução Diferencial, programação linear e não linear, softwares de otimização. (Fonte: Currículo Lattes).

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Publicado

2020-07-02

Como Citar

Saramago, S. de F. P. ., Laércio Doricio, J., & Brandão, M. A. L. (2020). Optimum design of 3R robot manipulador by using Improved Differential Evolution implemented in parallel computation . BRAZILIAN ELECTRONIC JOURNAL OF MATHEMATICS, 1(2), 83–103. https://doi.org/10.14393/BEJOM-v1-n2-2020-54671

Edição

Seção

Artigos - Matemática Aplicada