空间机构计算机建模与分析方法

为建立空间机构计算机模型分析其运动特性,运用多体动力学原理,提出了一种机构运动学和动力学建模与分析方法。通过在约束运动副处的杆件上建立直角坐标系,建立了描述空间机构结构形态的符号体系。定义了杆件形状矩阵和约束运动矩阵,推导了其表达式。通过在运动链上连续使用变换矩阵,建立了空间机构的运动方程,实现了空间机构的运动分析。基于Hamilton原理,建立了空间机构的动力学方程。提出了通过定义空间3点来定义空间坐标系的方法,推导了杆件形状矩阵的表达式。以铰链约束运动副、球铰约束运动副和直齿圆柱齿轮约束运动副为例,根据其运动特性,分别定义其约束运动矩阵。开发了空间机构通用分析软件,给出了应用实例。     

新型平面可控装载机构运动学建模与分析

应用多自由度可控机构理论设计的新型可控机构式装载机,其结构中含有多个闭环和回路,为了获得此类可控装载机构运动学输入与输出之间的关系及规律,针对其多闭环、多回路的结构特点,采用矢量投影法建立机构运动学模型,求出位置、速度、加速度解,再对其进行运动学仿真分析,通过算例和运动学仿真分析的数据对比,验证了运动学模型的正确性,同时仿真结果还表明：该机构在举升过程中,两主动件的角位移变化范围在20°内,运动范围较小,两主动杆角速度变化范围分别为3°/s和9°/s,角加速度变化范围分别为0.8°/s2和1.7°/s2,变化范围小且曲线较为平缓,说明该机构可以平稳地完成举升工作。通过对新型可控机构式装载机建立运动学模型和仿真分析,可以得到该装载机的输出运动规律,并为后续的控制系统设计工作提供基础。     

单自由度空间机构运动学分析

SBH-1三维摆动混合机为闭链单自由度空间机构.在对其进行运动学分析时,作者先将闭链打开,建立开链多自由度空间机构各构件的运动学方程.再根据闭链约束条件,建立约束方程,最终求得三维摆动混合机闭链单自由度空间机构各构件的运动学方程.文中还对筒体、右摆叉及左摆叉的质心运动进行了分析.结果表明,筒体质心轨迹为空间"∞"字形封闭曲线,右摆叉及左摆叉的质心轨迹均为封闭的空间蛋形曲线.     

空间旋转矩阵在运动链运动学建模中的应用

在研究空间旋转矩阵及其性质基础上，推导和证明了刚体是变换及其摄动的一些重要特性，构造了空间单环运动链运动学模型的规格化表达格式，该模型形式简洁，概念清晰，易于编程，已在机器人和空间机构运动分析中得到验证。     

空间机构运动学的网络分析方法

提出用结构矩阵构造空间多环运动链速度方程的网络分析方法．从研究系统结构入手，用基本回路和基本割集定义两类网络──线速度网络和角速度网络，并导出空间闭链速度公式的显范式．模型具有形式简洁、规范化程度高和易于编程等特点，为揭示系统运动学与动态静力学模型间的内在联系奠定了基础．     

机构分析与仿真中关键技术的研究

介绍计算机辅助机构分析与仿真系统的若干关键技术，包括机构几何建模与统一表达模型、运动学与动力学分析的统一建模方法，实体模型的快速消隐及干涉检验算法等。     

4-RPC并联机构及其衍生机构的运动学研究

根据螺旋理论分析了4-RPC并联机构各支链的运动螺旋和约束螺旋,确定了机构的自由度.由于4-RPC并联机构及其衍生机构在结构特性和运动学性能上具有相似性,因此以4-RPC并联机构为例,间接研究了该类机构的运动学特性.     

一种新型三自由度并联机构逆运动学及其工作空间分析

以一种新型三自由度并联机构2-RPU&SPR为研究对象,对其逆运动学及工作空间进行分析.首先,利用矢量法对其逆运动学进行分析,推导出机构位置反解的显式数学表达式;随后,利用极限边界搜索法,根据并联机构位置反解及其它约束条件,获得其工作空间,最后通过数值仿真对逆运动学数学模型以及机构工作空间搜索方法进行了验证.     

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。     

爬楼梯的游星膝关节机构运动学分析与检验

文中提出了有关游星膝关节机构的运动模型,该机构可以很好地实现腿型机器人的爬楼梯功能。对运动的稳定性与平衡程度进行了初步分析,提出了解决机构中存在问题的优化处理方案,并对该方案进行了实验性验证。     

某型空间RSSR机构的图解分析与设计

为了实现空间RSSR机构高效快捷的结构设计,针对特定结构型式的RSSR机构,在其运动特性分析的基础上,给出了以图解法求解与三维建模运动仿真相结合的途径进行机构几何参数设计的具体方法.通过三维运动仿真验证了该方法的有效性,并进一步提出了适应机构运动精度要求而进行结构参数调整的具体方向.便捷准确地实现该型空间RSSR机构的运动分析和几何结构设计,获得理想的设计求解.     

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。     

关于空间RSS＇R机构的运动分析

针对方向余弦矩阵法有关坐标系的选择问题提出一种改进意见．从而使概念更加清晰．便于对连杆进行速度和加速度分析及机构的动力平衡研究．     

搬运助力外骨骼机器人运动学建模与仿真分析

为辅助工作人员高效轻便地完成搬运工作,设计一款结构合理与运动灵活的搬运助力外骨骼机器人。利用D-H参数法分别建立了外骨骼机器人下肢和上肢的运动学模型,对其进行正逆运动学求解。利用Pro/E软件建立搬运助力外骨骼的三维实体装配模型,并将其导入ADAMS中构建虚拟样机模型进行运动学仿真。仿真结果表明,下肢外骨骼能够满足人体运动,符合人体行走特征,上肢外骨骼符合人体搬运托举物体的特征。     

刚性折纸机构的运动学分析及其可折叠条件

针对折纸机构中刚性折纸机构的运动学特性和刚性折叠条件展开分析,提出了折纸机构能折叠不代表一定能够刚性折叠,核心问题是要找到刚性约束;对于多边形折纸机构,其中心的多边形可以视为公共转轴,实现刚性折叠的约束条件即公共转轴连接相邻顶点的两端运动必须协调一致,主要使用了球面几何学、三角函数等数理方法;通过对单顶点四折痕机构的运...     

汽车起重机多轴转向机构的运行学分析

介绍了多刚体系统运动学的基本理论。阐述了链元法运动学分析的基本思想,并运用多刚体系统运动学理论和链元分析法对LT1080汽车起重机的4轴转向系统进行了运动学分析。     

Matlab辅助机构运动学分析

以平面四杆机构为例,采用向量法、投影法、求导法建立了该机构的位移、速度和加速度求解方程,并将其转化为适于Matlab计算的矩阵模型.基于Matlab编制了相应的M函数计算模块,利用计算机解出了该机构的运动参数,并将计算结果可视化.结果表明:利用Matlab解决运动学计算问题快捷、准确,为处理类似计算提供了有效的参考.     

多自由度混合冗余驱动机构运动学及可控性分析

提出了兼有混合驱动机构和冗余驱动机构的特点的n-DOF(自由度)混合冗余驱动机构(hybrid redundantly driven mechanism,HRDM)。n-DOF的HRDM由n条对称分布于静、动平台对整个机构不产生约束的支链和一条中间混合冗余驱动支链(hybrid redundantly driven limb,HRDL)组成。机构的自由度由中间支链决定,中间支链由常速电机和伺服电机共同驱动。建立了机构的位置逆解数学模型,进一步对该类机构的可控性进行了研究,得出此类新型混合驱动的空间机构运动是完全可控的。最后,以5-DOF 4-PSS/4R2U HRDM为例,规划工作空间内螺旋曲线,综合运用Matlab和Adams软件验证了所建立的运动学模型的正确性以及机构运动的可控性。研究结果为空间混合驱动机构的发展奠定了理论基础。     

4UPS+UPU并联机构运动学分析

并联机构的运动学是研究其动力学特性和控制系统设计的基础,运动学的求解过程对并联机构后续的运动学和动力学特性分析影响很大。基于欧拉变换法,对4UPS+UPU并联机构进行了运动学分析,推导出位姿、速度和加速度的解析表达式及Jacobian矩阵和Hessian矩阵。通过数值仿真,得到了在给定动平台运动规律下的驱动支链长度、速度和加速度的变化规律。仿真结果表明驱动支链长度、速度和加速度的变化曲线均过渡平滑,有利于驱动杆的控制,有利于保证的机构动态特性。