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。     

基于一种半开式滑槽球副的3-PSP并联平台设计

提出在并联机构中应用一种1移动3转动半开式滑槽球副结构,该运动副将1个移动副和1个球副集成为一个复合的运动副,可以缩短并联机构中支链的尺寸链,有助于提高并联机构精度.基于半开式滑槽球副设计了一种3自由度(3-DOF)PSP三轴并联平台,通过对此机构进行的运动分析和支链的精度分析,导出各个支链的逆解方程,同时根据影响支链运动精度的各个因素给出支链系统误差的线性补偿方程,证明此并联机构具有易于控制、运动精度高的优势.     

空间机构惯性力的完全平衡

本文导出空间开链型机构惯性力完全平衡的充分必要条件,提出相对平衡的概念。论证开链型空间机构中有含移动自由度的运动副时,用重新分布质量法不可能使该机构惯性力完全平衡。本文还提出把闭链型空间机构分解成开链型空间机构,并利用开链型空间机构惯性力完全平衡的方法解决闭链型空间机构惯性力的完全平衡。     

基于螺旋理论三自由度并联机器人型综合新方法

并联机器人的构型设计即型综合是并联机器人设计的首要环节,基于螺旋理论,从并联机构运动链分类的角度,提出用约束添加法对三自由度并联机构进行型综合,让主动链控制所需的自由度,而从动链约束不需要的自由度;提出了相应主动链和从动链各种类型,并对约束链作了较详细的分类,通过不同组合可得到不同性能的新构型.最后通过实例进一步阐明这一方法.该方法使型综合步骤更简洁,只要选择与自由度数相同个数的主动链,并合理选择约束链就可以组合出新的并联机器人.     

一种新型空间三自由度并联机器人的运动学与工作空间分析

提出一种新型三自由度并联机器人机构．该新型并联机器人由定平台、动平台和3个连接支链组成,其动平台相对于定平台具有两个转动和一个移动自由度．各运动支链结构完全相同,且都含有一个闭环子链．该并联机器人只含转动副,具有结构对称和工作空间大的特点．文中对该新型并联机器人的结构进行了详细描述,并应用螺旋理论分析了其运动特性;根据运动链等价替换原理,给出了该并联机器人的运动学反解和正解,并进行了工作空间分析。     

平面变胞机构及其结构分析

首先定义了变胞机构和变胞运动副的概念,提出了5种类型的变胞运动副,并对它们的特性和原理进行了详细的研究;通过变胞机构中自由度变化分析,提出了变胞机构中变胞运动链的概念,研究了变胞机构的结构组成原理和变胞机构的结构分解步骤,为变胞机构构态变换和机构的综合打下了坚实的基础.     

基于2-UPR/RPS并联机构尺度对工作空间的影响

针对目前并联机构工作空间较小、在生产实际中适应性较差的问题,对2-UPR/RPS机构进行运动分析和工作空间分析.首先,通过螺旋理论求解机构自由度,再利用修正后的Kutzbach-Grübler公式验证2-UPR/RPS并联机构的空间自由度,使用闭环矢量法求解该机构三条支链的运动学逆解,通过改变动静平台大小比例和运动副布置方式,观察对并联机构工作空间的影响.最后,在数学建模软件中对2-UPR/RPS并联机构可达工作空间进行仿真分析.该并联机构在空间中具有两转一移三个自由度,工作空间形状规则,无空洞,无突变.在生产实际中可根据实际情况选择合适的运动副布置方式及机构尺寸,可使该机构在满足实际需求的情况下在具有较大的工作空间.     

机构封闭组合与创新设计

串行连接和并行连接的基本机构是单自由度机构.根据机构的结构原理和组成原理,按其连接方式,提出了单自由度机构与多自由度机构的组合称为封闭式连接组合的观点,并用两自由度机构和单自由度机构的组合实例进行了说明和论证.所提出的封闭组合方法不但增强了机构组合方法的可操作性,而且有利于机构创新设计.     

新型高速重载堆垛机器人运动系统设计

针对高产量铝锭堆垛生产线上高速重载堆垛工况,研究设计一种新型5自由度串并混联机构的堆垛机器人.该机器人本体结构模块采用由并联机构和串联机构闭环运动链组成的运动系统方案.通过对系统有关结构参数化建模、运动学特性的理论分析、运动仿真的虚拟实验及有限元分析,机器人运动系统能够很好的满足堆垛机对自由度、工作空间以及复杂堆垛轨迹的要求,承载力得到大幅度提升,可满足铝锭堆垛高速重载的堆垛要求.     

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。     

面向骨折手术的三支链六自由度并联机构设计

随着微创技术和生物学固定技术的发展,创伤骨折手术中愈加需要术中精准定位,以确保内固定物能够精确和微创地固定骨折断端.其中,利用六自由度并联机构进行骨折断端的复位和固定是实现微创精准骨折手术的重要手段,也是未来骨折手术的发展趋势.现有的由6条支链构成的六自由度并联机构存在质量大、医学影像设备扫描后伪影严重等系列问题,提出和设计少支链六自由度并联机构成为研究热点.本文借助有限旋量理论构型综合出一类三支链六自由度并联机构,并进行了其拓扑结构和运动学性能设计.首先,利用有限旋量描述六自由度并联机构及其支链末端的运动,通过有限旋量理论的结合定律和交换定律获得可行支链的标准型和衍生型,通过定义支链装配条件和配置驱动关节,综合出一类三支链六自由度并联机构;然后,定义了优选准则,借助瞬时旋量理论对优选出的5种三支链六自由度并联机构进行了位置逆解、工作空间和速度分析;最后,以运动/力传递率在给定工作空间内的均值与方差为目标函数,考虑并联机构的拓扑结构对运动学性能的影响因素,开展了三支链六自由度并联机构的拓扑结构与运动学性能的一体化设计.上述工作为后续三支链六自由度并联机构的物理样机建造与实验研究提供了理...     

五自由度宏/微双重驱动并联机构及其运动学分析

提出了一种扫描电子显微镜用4-PSPS/PRPUR五自由度宏/微双重驱动并联机构,该机构可以实现三维移动和两维转动。采用螺旋理论分析了该机构的自由度,采用基于螺旋系线性相关性的并联机构输入选取判别方法,选取了驱动副并进行了合理性判别。在此基础上对该双重驱动并联机构进行了位置反解分析,结合其应用给出了数值算例,并进一步对该机构进行了速度、加速度分析,且给出了速度、加速度的数值算例。     

混合驱动平面2自由度七杆机构的可动性分析

提出了单环运动链的可动性条件与其工作空间相结合,分析、求解平面多环、多自由度机构可动性的方法.该方法既适用于手工分析,也适用于计算机编程.利用这种方法详细地分析了混合驱动平面2自由度七杆机构的可动性问题.首先分析了七杆机构中2个五杆闭环运动链对应的2种五杆机构的可动性,得出了每一种五杆机构的2个连架杆成为曲柄的最小尺寸条件;然后分析了2种五杆机构的工作空间,得出了因环路之间的耦合而对于其可动性的进一步限制条件,从而最终得出了混合驱动平面2自由度七杆机构的3个连架杆成为无条件曲柄的可动性充分必要条件.最后给出了实例,并进行了仿真,验证了该方法的正确性.     

单环空间机构运动和动力分析的影响系数法

本文将影响系数法应用于-自由度单环空间机构的运动和动力分析.文中导出任意构件的速度和加速度计算公式,提出分等效力和分等效力矩的概念,求出与机架相连运动副的约束反力.这些公式都是简单的显表达式,并且适用于主动件是连杆的所有一自由度单环空间机构.最后以具有三平行轴的RRRR-R-RR七杆空间机构为例作了数字分析.     

一种2SPS+RPRR并联机构的运动学与工作空间分析

提出了一种2SPS+RPRR型4自由度并联机构,该机构具有两根直线驱动分支和一根非直线驱动分支。通过调整非直线驱动分支中定长杆的长度,可以改变机构的运动性质和工作空间。运用修正的Kutzbach Grübler公式计算了机构的自由度。在机构位置解析公式的基础上,采用移动Jacobian和转动Jacobian对机构的速度进行了分析。运用CAD变量几何法求解了机构的工作空间。所提出的2SPS+RPRR并联机构具有3个分支和4个自由度,相比于其它4自由度并联机构来说,结构相对简单,工作空间较大。     

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。     

变胞机构运动特性的旋量代数分析方法

针对已有拓扑结构描述方法无法分析变胞机构的空间结构和运动特性的局限性,提出了变胞机构结构变换的旋量邻接矩阵描述新方法.在此基础上进一步提出了变胞机构运动特性的旋量代数分析方法,这种方法是通过旋量邻接矩阵确定运动螺旋的齐次线性方程组,通过齐次线性方程组的基础解系确定反螺旋系,并得出动平台的运动螺旋系,从而确定变胞机构在各构态的空间结构、构件数和运动副数、自由度等特性.提出了一种新型4-URU并联变胞机构,并采用所提出的方法对这种并联变胞机构进行运动特性分析,验证了所提出方法的正确性和有效性.     

空间机构运动分析的正交螺旋法

本文用正交螺旋法对一个自由度单环空间机构的运动进行了分析,导出其速度、加速度的度算公式,并对输入构件为连杆和不同运动副的组合进行了讨论,最后以具有三平行轴的七杆空间机构为例作了数字计算。     

一种球坐标型并联机构的弹性动力学分析

研究一种球坐标型并联机构的精确弹性动力学建模方法.以该机构为主进给模块的Tricept机器人已成功应用于汽车及飞机制造业.应用运动弹性动力学理论,分别建立其无约束主动支链、恰约束从动支链与动平台的运动微分方程,进而借助弹性变形协调条件组集系统的运动微分方程.为提高建模精度,各支链均离散为Euler-Bernoulli空间梁单元,其主动副(移动副)及连架副(虎克铰链)的处理则分别应用了节点自由度耦合技术与斜交支座原理.结合典型算例,进一步分析了工作空间中系统一阶固有频率的分布情况,明确了影响系统动态特性的关键设计参数,为具有自主知识产权的类Tricept机器人的动态优化设计及物理样机开发奠定了基础.