空间机构运动学建模与分析方法的研究

为了快速高效地建立空间机构运动模型以进行运动学特性分析,运用多体动力学原理,提出了一种计算机符号建模与数值的计算方法.在每根杆件上的运动副处建立笛卡尔直角坐标系,用这些坐标系之间的关联关系来描述空间机构的结构形态,推导了同一杆件上2个坐标系之间的变换关系,得到了杆件形状矩阵.根据运动副的类型和属性,推导了同一运动副处不同杆件上2个坐标系之间的变换关系,得到了运动副约束矩阵.通过在运动链上连续使用变换矩阵,建立了空间机构的数学模型,并用推导的运动方程对时间求导,得到了空间机构的速度和加速度方程.研究表明,由开发的空间机构运动学分析软件,结合空间4杆机构的运动学分析,验证了建模与求解方法的正确性,从而为空间运动机构建模与运动学分析提供了一种有效的方法.     

机构选型的综合决策

采用模糊理论，综合对机构角的多种因素，较完整地阐述机构选型时的方法和步骤，其关键在于建立模糊关系及模糊关系中的隶属度和权重因素集。通过采用Ａｎａｌｙｔｉｃ Ｈｅｉｒａｒｃｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ确定的权重分配可消除某些人为主观评价的影响，使其结果更为全面，真实。     

机构运动的模糊可靠性优化设计

将模糊可靠性设计和结构优化设计引入到机构综合中，建立了机构运动模糊可靠性优化设计的数学模型，并进行了实例计算，结果表明这种模型可提高机构设计的精度。     

单铰运动链的型综合——拓扑胚图的构建

运动链构型综合是机械创新设计的重要途径之一,提出了一种基于拓扑理论的运动链型综合方法,通过机构的自由度、构件数与运动副数的关系,确定杆型组合,再利用结构树法构建机构拓扑胚图,从而为下一步拓扑图的有序构建打下基础。     

单铰运动链的型综合——拓扑胚图的构建

运动链构型综合是机械创新设计的重要途径之一,提出了一种基于拓扑理论的运动链型综合方法,通过机构的自由度、构件数与运动副数的关系,确定杆型组合,再利用结构树法构建机构拓扑胚图,从而为下一步拓扑图的有序构建打下基础。     

nR1P型单闭环平面运动链的可动性分析

基于nR1P型单闭环平面运动链尺度参数的关系,分析了nR1P型运动链的装配条件和周转副存在条件.在此基础上,根据移动副分别为主动副和被动副的情况,得出了运动链的无条件可动性条件.通过算例验证了结论的正确性.由于以运动链为研究对象,故结论将适用于所有nR1P型单闭环平面并联机构.     

构件相似性判定的关系码方法

针对运动链中各构件之间存在相似问题,以赋权拓扑图为基础,寻求到一咱简便易行的判别构件相似的方法－关系码方法,该方法避免了运动链再生为机构的发散过程中大量相似机构型的产生,提高了机构创新设计的可靠性和效率,解决了机构型综合自动化过程中相似机构型的产生,提高了机构创新设计的可靠性和效率,解决了机构型综合自动化过程中的关键技术难题。     

用基本链判别空间机构自由度

本文探讨了运动副组合形式与机构自由度之间的联系和规律,提出了运用运动副组合的基本结构类型——基本链,去判别空间机构的自由度,并相应建立了一套判别机构自由度的步骤和规则. 基本链,不仅可以用来判别一般空间机构的自由度,而且还可以用来判别带有特定结构和位置的空间机构自由度,进一步也可用来进行空间机构的型综合. 笔者提出的这一新的基本链判别法,是采用运动副轴线为坐标轴系,并且用对于该轴系的移动和转动来表达机构的自由度.因此,该方法具有直观、简明、迅速和准确的优点.     

平面移动副运动链的结构分析

通过实例分析了单闭环平面移动副运动链的基本概念、演变特点和结构特征,指出了平面机构中单闭环移动副运动链个数的确定方法,通过机构自由度计算实例,演示了公式F=3n-2p_l-p_h在含移动副运动链的各种平面机构中的应用。     

桁架分析方法在机构运动分析中的应用

运用图论理论,建立了静定桁架分析方法与机构运动分析方法的对应关系,将桁架分析中的通路法拓展到平面机构运动分析,提出了连杆机构运动分析的广义回路法.建立了桁架节点位移方程与机构速度方程的对应关系,将桁架有限元分析直接应用于机构速度计算.运用通路法和桁架有限元法建立机构运动方程,方法通用,实现简单,且只与机构中杆件的方位有关,与机构中各杆件的长度无关.     

相似性分析及其在机构型综合中的应用

提出了一种既可以用于基本运动链的构造，又可以用于合成运动链及机构构造的新方法－构件相似性分析方法，大大减少了同构运动链的产生，效果显著，易于在计算机上实现     

利用杆型码和相似矩阵判定构件的相似性问题

在利用计算机进行运动链再生为机构的发散过程中,由于运动链中各构件之间存在着相似问题,从而产生了大量机构同构现象.为此提出了一种叫做杆型码和相似矩阵的判定方法,可以提高机构创新设计的可靠性和效率,解决了机构型综合自动化过程中的     

进化学习模糊规则实现移动机器人的自适应导航

给出了一种轮式移动机器人导航的方法，机器人由一组动态变化的模糊规则集控制，通过遗传算法在线调整和学习模糊规则．根据机器人的运动模型构造了模糊控制器，采用变长度编码方法对规则编码，减少了染色体的尺寸和复杂度，提高了学习速度．通过竞争型小生境遗传算法解决了模糊规则的学习问题法，并分析了设计中遇到的如多条模糊规则同时激活的信度分配等问题．学习过程在二维仿真环境下完成，在自行开发的全局视觉平台上对学到的规则进行了验证．实验结果证明，该方法是正确可行的．     

无焊点齿轮连杆运动链的类型综合研究

在齿轮连杆机构结合分析与综合研究的基础上，提出了无焊点齿轮连杆运动性（NGLKC）类型综合的方法及步骤，对依附链为单环和多环的类型综合问题进行了实例研究，得到了部分依附链在限定齿轮数时的全部NGLKC结构类型。     

3-RRR平面并联机器人的灵活工作空间

通过对3-RRR平面并联机器人分支运动链子工作空间的分析，提出了由定姿态工作空间求解各种灵活度要求下工作空间的方法，对机器人的工作空间和灵活性问题进行了系统研究，并探讨了机器人几何参数和子工作空间内空洞时机器人灵活性的影响。     

用邻接矩阵法判断运动链同构

针对机构运动链的同构判断问题进行了讨论 ,提出了一种运动链同构判断的邻接矩阵法 ,并举例说明了此方法的具体运用 ,从而证明了采用邻接矩阵法 ,可准确、高效地判断运动链同构 .     

平面单副运动链的发散及同构判定算法研究

在定义机构运动链特征矩阵的基础上提出一种平面单副运动链发散的算法,对发散后生成的与原机构具有相同连杆数与自由度数的运动链矩阵运用连杆修正距离等级序列进行同构判定,得到原机构的所有非同构运动链。此算法便于计算机自动实现,具有很强的可操作性。     

运动链拓扑图绘制及特征描述获取的计算机实现

基于提出的运动链的新的并且易于计算机自动生成的描述方式，即合成度序列和规范邻接矩阵，利用VC＋＋6．0面向对象的程序设计方法，开发出了运动链拓扑图的绘图及其特征描述自动生成软件。     

基于李群理论的2R1T并联机构构型综合

应用李群理论,对2R1T(两转动—移动)并联机构的型综合问题进行了系统地研究. 通过分析满足2R1T自由度性质的动平台的李群代数结构,并依据李群代数结构与刚体运动的对应关系,确定出各支链的李群代数结构和它们的等效运动链,最终综合出4394种2R1T并联机构新构型,并绘制了支链机构简图和部分机构简图. 研究结果表明,该方法简单、规范、有效,可作为构型评价及优化的基础,也适用于其他类型并联机构的型综合研究.      

机构拓扑回路的自动生成

为了研究平面机构的计算机自动生成算法,采用了图论的理论与方法,根据平面机构的结构特点,提出了四点机构拓扑回路的分类问题,以及如何在每类回路上增加通路,进而成功地搜索出全部的机构拓扑回路。该文还提出了扩展点点邻接矩阵与扩展点边关联矩阵的概念,并利用这两个矩阵的扩展列与扩展行存储搜索过程中的信息,为进一步搜索提供了方向,从而提高了机构拓扑回路生成的效率。最后通过实例分析证明了这种计算机自动生成算法是快捷而可靠的。