CN115906581A - 一种恒力机构的参数优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒力机构的参数优化方法及系统，应用于恒力机构技术领域，该方法包括：通过构建可行的初始柔性恒力机构，并获取恒力结构的多个初始结构参数，分析获得恒力机构的力‑位移特征曲线，对多个初始结构参数进行分析，获得若干个敏感初始结构参数，并构建约束条件和优化目标函数，构建描述优化目标函数的cost函数，并基于约束条件对若干个敏感初始结构参数进行寻优，获得若干个优化结构参数，采用若干个优化结构参数，对恒力机构进行调整，获得优化恒力机构，对优化恒力机构进行验证。本发明解决了现有技术中对缺少可以根据恒力机构自动设计参数优化的方法，导致恒力机构参数优化方法复杂优化效率低的技术问题。

Description

一种恒力机构的参数优化方法及系统

技术领域

本发明涉及恒力机构技术领域，尤其涉及一种恒力机构的参数优化方法及系统。

背景技术

近几十年来，精密操作在各种新应用中得到了快速发展，包括微操作、生物医学研究、精密光学和精密装配。除了保证微纳米操作的精确位置控制外，由于微尺度物体形状不规则、易碎，要求在适当的范围内严格调节操作力。目前实现操作精度的方法有两种：力反馈控制和机构设计。力反馈控制通过控制器精确调节反馈力，而机构设计则通过调整结构特性来调整输出力。与力反馈控制系统复杂、成本高的特点相比，机构设计方法具有经济、简单等优点，受到了研究人员的青睐。与传统的弹性结构相比，恒力机构不遵守胡克定律，其刚度在耦合屈曲变形期间准零，这就使柔性恒力机构能在特定位移范围内提供几乎恒定的力输出而没有反馈。由于柔性恒力机构用其机械特性取代了复杂的控制系统，因其显著降低了传统力反馈控制系统的难度和复杂性，从而获得了大量关注。

在众多有关柔性恒力机构的设计研究实验中，由于机构设计是基于力学理论，经常会出现恒力行程不足、实验与理论不一致等问题。因此，恒力机构需要进行优化，而优化研究中，研究员虽然都可以根据结构参数的参数灵敏度结果进行人工调整，但是选择的目标函数过于单一，优化目标模糊，并且均只有一个概念优化目标，优化效率较低，且无法根据特定的目标值进行优化，很难根据目标恒力值自动设计结构参数。

因此，在现有技术中对缺少可以根据恒力机构自动设计参数优化的方法，导致恒力机构参数优化方法复杂优化效率低的技术问题。

发明内容

本申请通过提供一种恒力机构的参数优化方法及系统，解决了在现有技术中对缺少可以根据恒力机构自动设计参数优化的方法，导致恒力机构参数优化方法复杂优化效率低的技术问题。

本申请提供一种恒力机构的参数优化方法，所述方法包括：构建可行的初始柔性恒力机构，并获取所述初始柔性恒力结构的多个初始结构参数；分析获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线；对所述多个初始结构参数进行参数化分析，获得对所述初始柔性恒力结构的恒力特征影响最大的若干个敏感初始结构参数；根据所述若干个敏感初始结构参数，构建约束条件和优化目标函数，构建描述所述优化目标函数的cost函数；基于所述约束条件、优化目标函数和cost函数，采用多目标遗传算法在ANSYS Workbench中，对所述若干个敏感初始结构参数进行寻优，获得若干个优化结构参数；采用所述若干个优化结构参数，对所述初始柔性恒力机构进行调整，获得优化柔性恒力机构，对所述优化柔性恒力机构进行验证。

本申请还提供了一种恒力机构的参数优化系统，所述系统包括：初始结构参数获取模块，用于构建可行的初始柔性恒力机构，并获取所述初始柔性恒力结构的多个初始结构参数；特征曲线构建模块，用于分析获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线；敏感初始结构参数获取模块，用于对所述多个初始结构参数进行参数化分析，获得对所述初始柔性恒力结构的恒力特征影响最大的若干个敏感初始结构参数；约束条件构建模块，用于根据所述若干个敏感初始结构参数，构建约束条件和优化目标函数，优化目标函数获取模块，用于构建描述所述优化目标函数的cost函数；优化结构参数获取模块，用于基于所述约束条件、优化目标函数和cost函数，采用多目标遗传算法在ANSYS Workbench中，对所述若干个敏感初始结构参数进行寻优，获得若干个优化结构参数；恒力机构验证模块，用于采用所述若干个优化结构参数，对所述初始柔性恒力机构进行调整，获得优化柔性恒力机构，对所述优化柔性恒力机构进行验证。

本申请还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储可执行指令；

处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现本申请实施例提供的一种恒力机构的参数优化方法。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，该程序被处理器执行时,实现本申请实施例提供的一种恒力机构的参数优化方法。

拟通过本申请提出的一种恒力机构的参数优化方法及系统，构建可行的初始柔性恒力机构，并获取所述初始柔性恒力结构的多个初始结构参数。分析获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线。对所述多个初始结构参数进行参数化分析，获得对所述初始柔性恒力结构的恒力特征影响最大的若干个敏感初始结构参数。根据所述若干个敏感初始结构参数，构建约束条件和优化目标函数，构建描述所述优化目标函数的cost函数。基于所述约束条件、优化目标函数和cost函数，采用多目标遗传算法在ANSYS Workbench中，对所述若干个敏感初始结构参数进行寻优，获得若干个优化结构参数。采用所述若干个优化结构参数，对所述初始柔性恒力机构进行调整，获得优化柔性恒力机构，对所述优化柔性恒力机构进行验证。实现了对恒力机构多参数的自动优化，提高了恒力机构的参数优化效率。解决了现有技术中对缺少可以根据恒力机构自动设计参数优化的方法，导致恒力机构参数优化方法复杂优化效率低的技术问题。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对本公开实施例的附图作简单地介绍。明显地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。

图1为本发明提供的一种恒力机构的参数优化方法及系统的负刚度梁的理论刚度分析模型图；

图2为本发明提供的一种恒力机构的参数优化方法及系统中的正刚度梁的理论刚度分析模型图；

图3为本发明提供的一种恒力机构的参数优化方法的流程示意图；

图4为本发明提供的一种恒力机构的参数优化系统的结构示意图；

图5为本发明提供的示例性电子设备的结构示意图；

图6为本发明提供的一种恒力机构的参数优化方法的进行参数优化的恒力机构结构示意图。

附图标记说明：初始结构参数获取模块11，特征曲线构建模块12，敏感初始结构参数获取模块13，约束条件构建模块14，优化目标函数获取模块15，优化结构参数获取模块16，恒力机构验证模块17。

具体实施方式

实施例一

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述,所描述的实施例不应视为对本申请的限制,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”,其描述了所有可能实施例的子集,但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集,并且可以在不冲突的情况下相互结合。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序,可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序,以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的。

虽然本申请对根据本申请的实施例的系统中的某些模块做出了各种引用,然而，任何数量的不同模块可以被使用并运行在用户终端和/或服务器上，所述模块仅是说明性的,并且所述系统和方法的不同方面可以使用不同模块。

本申请中使用了流程图来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是,前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反,根据需要,可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时,也可以将其他操作添加到这些过程中,或从这些过程移除某一步或数步操作。

如图3所示，本申请实施例提供了一种恒力机构的参数优化方法，所述方法包括：

步骤S10：构建可行的初始柔性恒力机构，并获取所述初始柔性恒力结构的多个初始结构参数；

步骤S20：分析获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线；

步骤S30：对所述多个初始结构参数进行参数化分析，获得对所述初始柔性恒力结构的恒力特征影响最大的若干个敏感初始结构参数；

步骤S40：根据所述若干个敏感初始结构参数，构建约束条件和优化目标函数；

步骤S50：构建描述所述优化目标函数的cost函数；

步骤S60：基于所述约束条件、优化目标函数和cost函数，采用多目标遗传算法在ANSYS Workbench中，对所述若干个敏感初始结构参数进行寻优，获得若干个优化结构参数；

步骤S70：采用所述若干个优化结构参数，对所述初始柔性恒力机构进行调整，获得优化柔性恒力机构，对所述优化柔性恒力机构进行验证。

具体的，构建可行的初始柔性恒力机构，其中初始柔性恒力机构为需要进行参数优化的恒力机构，在本申请中实施例中优化后的恒力机构如图6所示。并获取所述初始柔性恒力结构的多个初始结构参数，机构由正刚度机构与负刚度机构组合而成。通过分析获取初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线。随后，对多个初始结构参数进行参数化分析，获取其中对初始柔性恒力结构的恒力特征影响最大的若干个敏感初始结构参数。进一步，根据若干个敏感初始结构参数，构建约束条件和优化目标函数。进一步构建优化目标函数的cost函数，随后基于所述约束条件、优化目标函数和cost函数，采用多目标遗传算法在ANSYS Workbench中，对所述若干个敏感初始结构参数进行寻优，获得若干个优化结构参数。采用所述若干个优化结构参数，对所述初始柔性恒力机构进行调整，获得优化柔性恒力机构，最终完成对所述优化柔性恒力机构进行验证。

本申请实施例提供的方法S10还包括：

步骤S11：采用刚度组合机构设计法，设计构建获得初始负刚度机构和初始正刚度机构；

步骤S12：组合所述初始负刚度机构和初始正刚度机构，获得所述初始柔性恒力机构；

步骤S13：构建所述初始柔性恒力机构的初始理论数据模型；

步骤S14：将所述初始理论数据模型导入Matlab进行理论模型验证，判断所述初始柔性恒力机构是否可行；

步骤S15：在所述初始柔性恒力机构可行时，采用手动试错法，对所述初始柔性恒力结构的多个设计结构参数进行参数调整，直到达到预设条件，获得所述初始柔性恒力结构和所述多个初始结构参数。

具体的，利用刚度组合机构设计方法，设计了两组传统的双稳态梁作为负刚度梁，即负刚度机构，一个U形梁作为正刚度梁，即正刚度机构，将负刚度机构和正刚度机构组合作为柔性恒力机构，构建所述初始柔性恒力机构的初始理论数据模型。进一步将初始理论数据模型导入Matlab进行理论模型验证，判断所述初始柔性恒力机构是否可行，图1和图2分别代表负刚度梁与正刚度梁的理论刚度分析模型。在所述初始柔性恒力机构可行时，采用手动试错法，对所述初始柔性恒力结构的多个设计结构参数进行参数调整，直到达到预设条件，获得所述初始柔性恒力结构和所述多个初始结构参数。

本申请实施例提供的方法S20还包括：

步骤S21：基于所述多个初始结构参数，采用Solidworks构建初始实体模型；

步骤S22：采用静力学分析，获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特性曲线。

具体的，基于多个初始结构参数，利用Solidworks构建初始实体模型。随后采用静力学分析，分析获得初始柔性恒力机构的力-位移特性曲线。

本申请实施例提供的方法S40中，所述若干个敏感初始结构参数分别为梁的面外厚度、梁的面内宽度、梁的倾斜角度和梁的长度，所述优化目标函数如下式：

其中，F_output为输出目标恒力值，D_output为输出恒力行程，t表示梁的面外厚度，w表示梁的面内宽度，θ表示梁的倾斜角度，具体为初始负刚度结构内梁的倾斜角度，l表示梁的长度，初始负刚度机构和初始正刚度机构的结构参数采用不同的下标进行表示。示例性地，采用l_f表示初始正刚度结构内梁的长度。

所述约束条件如下式：

其中，a、c、b分别为所述若干个敏感初始机构参数的上限、下限和间隔。

具体的，所述若干个敏感初始结构参数分别为梁的面外厚度、梁的面内宽度、梁的倾斜角度和梁的长度，其中具体的优化目标函数为：

其中，F_output为输出目标恒力值，D_output为输出恒力行程，t表示梁的面外厚度，w表示梁的面内宽度，θ表示梁的倾斜角度，l表示梁的长度。所述约束条件具体为：

其中，a、c、b分别为所述若干个敏感初始机构参数的上限、下限和间隔。

为进一步描述该优化目标函数，构建cost函数进行描述，具体的，所述cost函数如下式：

其中，λ为cost函数，α、β、ω、γ和σ为权重系数，且权重系数的和为1，x为目标恒力值，(F_n，P_n)代表所选样本点，F_n为力，P_n为位移，k_n为斜率，TDA为总体形变平均值，ESM为最大等效应力。α、β、ω、γ和σ的权重在ANSYS Workbench中表示为重要性，包括Default,Lower,or Higher，其中，优选地，将α，β以及ω设置为Higher，其余为Default。上述内容中基于多目标遗传算法的寻优目标即为获取λ的最小值。

为了进一步了解cost函数，右边多项式也可以具体展开为：

其中为了实现出现恒力特性，可以在仿真过程中选择多个点作为实现目标函数的参数，诸多点可以表示为(P_n,F_n)，x为目标恒力值，(F_n，P_n)代表所选样本点，F_n代表力，P_n代表位移，因此(P_max―P₁)能够代表恒力行程，需满足所选目标点均在目标恒力值误差范围内。k代表诸多点之间的斜率，需要诸多选择点之间的斜率为0来保证有恒力区间的产生。TDA代表总体形变平均值，ESM代表最大等效应力，结合实际工作，需要保证TDA最大以及ESM最小来使优化更符合实际。由此，进行多目标遗传算法寻优，就可以得到最终的若干个优化结构参数。

本申请实施例中，基于多目标遗传算法寻优，按照上述的预设条件、优化目标函数和cost函数进行寻优，具体包括设计原始模型，选择机构参数、多目标遗传算法寻优、优化机构参数及模型，模型比较和验证步骤，多目标遗传算法寻优包括模型参数化、参数集设计和有限元分析等步骤，在此不再赘述。如此，寻优获得若干个优化结构参数。

本申请实施例提供的方法S70还包括：

步骤S71：基于所述若干个优化结构参数，在Solidworks中建立优化实体模型；

步骤S72：采用静力学分析，获得所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线；

步骤S73：对所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线和所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线进行数据比对，判断所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线是否达到预设目标恒力值的误差范围内，以及恒力行程是否变大；

步骤S74：根据所述初始柔性恒力机构和所述柔性恒力机构打印实体进行实验，验证所述优化柔性恒力机构是否可行。

具体的，基于若干优化结构参数，在Solidworks软件中建立优化实体模型，随后，采用采用静力学分析，获得所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线。对所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线和所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线进行数据比对，判断所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线是否达到预设目标恒力值的误差范围内，以及恒力行程是否变大。根据所述初始柔性恒力机构和所述优化柔性恒力机构打印实体进行实验，验证所述优化柔性恒力机构是否可行。

本申请一个可能的实施例中，若干个敏感初始结构参数中，w＝1.1mm、t＝3mm、θ＝5deg ree和l_f＝20mm。其中，w和t代表正负刚度梁，即初始正刚度机构和初始负刚度结构的宽度和厚度，θ代表负刚度梁的倾斜角度，l_f代表正刚度梁的长度，优化后的若干个优化结构参数w＝1.0mm、t＝1.8mm、θ＝5.1deg ree和l_f＝16.9mm。优化后的优化柔性恒力机构的仿真结果和实验结果均处于目标恒力值的误差范围内，并且优化后的恒力行程明显变大，适用于柔性恒力结构的普适性优化。

本发明实施例所提供的技术方案，通过构建可行的初始柔性恒力机构，并获取所述初始柔性恒力结构的多个初始结构参数。分析获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线。对所述多个初始结构参数进行参数化分析，获得对所述初始柔性恒力结构的恒力特征影响最大的若干个敏感初始结构参数。根据所述若干个敏感初始结构参数，构建约束条件和优化目标函数，构建描述所述优化目标函数的cost函数。基于所述约束条件、优化目标函数和cost函数，采用多目标遗传算法在ANSYS Workbench中，对所述若干个敏感初始结构参数进行寻优，获得若干个优化结构参数。采用所述若干个优化结构参数，对所述初始柔性恒力机构进行调整，获得优化柔性恒力机构，对所述优化柔性恒力机构进行验证。实现了对恒力机构多参数的自动优化，提高了恒力机构的参数优化效率。解决了现有技术中对缺少可以根据恒力机构自动设计参数优化的方法，导致恒力机构参数优化方法复杂优化效率低的技术问题。

实施例二

基于与前述实施例中一种恒力机构的参数优化方法同样发明构思，本发明还提供了一种恒力机构的参数优化方法的系统，系统可以由硬件和/或软件的方式来实现，一般可集成于电子设备中,用于执行本发明任意实施例所提供的方法。如图4所示，所述系统包括：

初始结构参数获取模块11，用于构建可行的初始柔性恒力机构，并获取所述初始柔性恒力结构的多个初始结构参数；

特征曲线构建模块12，用于分析获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线；

敏感初始结构参数获取模块13，用于对所述多个初始结构参数进行参数化分析，获得对所述初始柔性恒力结构的恒力特征影响最大的若干个敏感初始结构参数；

约束条件构建模块14，用于根据所述若干个敏感初始结构参数，构建约束条件和优化目标函数，

优化目标函数获取模块15，用于构建描述所述优化目标函数的cost函数；

优化结构参数获取模块16，用于基于所述约束条件、优化目标函数和cost函数，采用多目标遗传算法在ANSYS Workbench中，对所述若干个敏感初始结构参数进行寻优，获得若干个优化结构参数；

恒力机构验证模块17，用于采用所述若干个优化结构参数，对所述初始柔性恒力机构进行调整，获得优化柔性恒力机构，对所述优化柔性恒力机构进行验证。

进一步地，所述初始结构参数获取模块11还用于：

采用刚度组合机构设计法，设计构建获得初始负刚度机构和初始正刚度机构；

组合所述初始负刚度机构和初始正刚度机构，获得所述初始柔性恒力机构；

构建所述初始柔性恒力机构的初始理论数据模型；

将所述初始理论数据模型导入Matlab进行理论模型验证，判断所述初始柔性恒力机构是否可行；

在所述初始柔性恒力机构可行时，采用手动试错法，对所述初始柔性恒力结构的多个设计结构参数进行参数调整，直到达到预设条件，获得所述初始柔性恒力结构和所述多个初始结构参数。

进一步地，所述特征曲线构建模块12还用于：

基于所述多个初始结构参数，采用Solidworks构建初始实体模型；

采用静力学分析，获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特性曲线。

进一步地，所述恒力机构验证模块17还用于：

基于所述若干个优化结构参数，在Solidworks中建立优化实体模型；

采用静力学分析，获得所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线；

对所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线和所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线进行数据比对，判断所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线是否达到预设目标恒力值的误差范围内，以及恒力行程是否变大；

根据所述初始柔性恒力机构和所述柔性恒力机构打印实体进行实验，验证所述优化柔性恒力机构是否可行。

所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的电子设备的结构示意图，示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性电子设备的框图。图5显示的电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图5所示，该电子设备包括处理器31、存储器32、输入装置33及输出装置34；电子设备中处理器31的数量可以是一个或多个，图5中以一个处理器31为例，电子设备中的处理器31、存储器32、输入装置33及输出装置34可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器32作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的一种恒力机构的参数优化方法对应的程序指令/模块。处理器31通过运行存储在存储器32中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述一种恒力机构的参数优化方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种恒力机构的参数优化方法，其特征在于，所述方法包括：

构建可行的初始柔性恒力机构，并获取所述初始柔性恒力结构的多个初始结构参数；

分析获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线；

对所述多个初始结构参数进行参数化分析，获得对所述初始柔性恒力结构的恒力特征影响最大的若干个敏感初始结构参数；

根据所述若干个敏感初始结构参数，构建约束条件和优化目标函数，

构建描述所述优化目标函数的cost函数；

基于所述约束条件、优化目标函数和cost函数，采用多目标遗传算法在ANSYSWorkbench中，对所述若干个敏感初始结构参数进行寻优，获得若干个优化结构参数；

采用所述若干个优化结构参数，对所述初始柔性恒力机构进行调整，获得优化柔性恒力机构，对所述优化柔性恒力机构进行验证。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建可行的初始柔性恒力机构，包括：

采用刚度组合机构设计法，设计构建获得初始负刚度机构和初始正刚度机构；

组合所述初始负刚度机构和初始正刚度机构，获得所述初始柔性恒力机构；

构建所述初始柔性恒力机构的初始理论数据模型；

将所述初始理论数据模型导入Matlab进行理论模型验证，判断所述初始柔性恒力机构是否可行；

在所述初始柔性恒力机构可行时，采用手动试错法，对所述初始柔性恒力结构的多个设计结构参数进行参数调整，直到达到预设条件，获得所述初始柔性恒力结构和所述多个初始结构参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分析获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线，包括：

基于所述多个初始结构参数，采用Solidworks构建初始实体模型；

采用静力学分析，获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特性曲线。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述若干个敏感初始结构参数分别为梁的面外厚度、梁的面内宽度、梁的倾斜角度和梁的长度，所述优化目标函数如下式：

To:

其中，F_output为输出目标恒力值，D_output为输出恒力行程，t表示梁的面外厚度，w表示梁的面内宽度，θ表示梁的倾斜角度，l表示梁的长度，初始负刚度机构和初始正刚度机构的结构参数采用不同的下标进行表示。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述约束条件如下式：

s.t.:

其中，a、c、b分别为所述若干个敏感初始机构参数的上限、下限和间隔。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述cost函数如下式：

其中，λ为cost函数，α、β、ω、γ和σ为权重系数，且权重系数的和为1，x为目标恒力值，(F_n，P_n)代表所选样本点，F_n为力，P_n为位移，k_n为斜率，TDA为总体形变平均值，ESM为最大等效应力，所述寻优的目的为获取λ的最小值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述若干个优化结构参数，对所述初始柔性恒力机构进行调整，获得优化柔性恒力机构，对所述优化柔性恒力机构进行验证，包括：

基于所述若干个优化结构参数，在Solidworks中建立优化实体模型；

采用静力学分析，获得所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线；

对所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线和所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线进行数据比对，判断所述优化柔性恒力机构的力-位移特征曲线是否达到预设目标恒力值的误差范围内，以及恒力行程是否变大；

根据所述初始柔性恒力机构和所述柔性恒力机构打印实体进行实验，验证所述优化柔性恒力机构是否可行。

8.一种恒力机构的参数优化系统，其特征在于，所述系统包括：

初始结构参数获取模块，用于构建可行的初始柔性恒力机构，并获取所述初始柔性恒力结构的多个初始结构参数；

特征曲线构建模块，用于分析获得所述初始柔性恒力机构的力-位移特征曲线；

敏感初始结构参数获取模块，用于对所述多个初始结构参数进行参数化分析，获得对所述初始柔性恒力结构的恒力特征影响最大的若干个敏感初始结构参数；

约束条件构建模块，用于根据所述若干个敏感初始结构参数，构建约束条件和优化目标函数，

优化目标函数获取模块，用于构建描述所述优化目标函数的cost函数；

优化结构参数获取模块，用于基于所述约束条件、优化目标函数和cost函数，采用多目标遗传算法在ANSYS Workbench中，对所述若干个敏感初始结构参数进行寻优，获得若干个优化结构参数；

恒力机构验证模块，用于采用所述若干个优化结构参数，对所述初始柔性恒力机构进行调整，获得优化柔性恒力机构，对所述优化柔性恒力机构进行验证。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

存储器，用于存储可执行指令；

处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现权利要求1至7任一项所述的一种恒力机构的参数优化方法。

10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的一种恒力机构的参数优化方法。

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