全转动副的串联机构拓扑结构分析

基于方位特征集的拓扑结构理论,研究了一种全转动副的串联开链机构,比较了垂直和平行等结构的方位特征集,提出了全转动副的串联机构拓扑结构分析方法,最后运用该方法,对7R串联机构的拓扑结构加以分析。     

基于尺度约束类型的串联机构拓扑结构表示及其设计方法

尺度约束类型是指构件为其所连接的运动副轴线之间的相对方位提供的几何约束类型,研究了一种基于尺度约束类型及其顺序的机器人支链的拓扑结构表示及其设计方法。建立尺度约束类型与符号表示之间的对应关系;基于方位特征集及自由度,将尺度约束类型作为单元,综合出4自由度和5自由度的串联机构结构,并给出其尺度约束类型表示;通过对6自由度关节机器人进行演化分析,获得5轴及4轴工业机器人,并对这些串联机器人的方位特征集及尺度约束类型进行分析。     

1T2R3自由度并联机构拓扑结构综合

研究1T2R 3自由度UP和UPR-SPR型等效运动并联机构的拓扑结构综合方法。该方法借助虚拟链法综合思想,在分析UP和UPR-SPR虚拟链约束旋量系的基础上,以4、5自由度支链为机构分支运动链,揭示其运动副轴线需要满足的几何条件,由此得到多种含冗余驱动/过约束的新构型。在此基础上,提出采用在移动副两端配置若干转动副构造4、5自由度可重构支链来搭建各种1T2R 3自由度并联机构的可行方案。     

变拓扑机构结构组成理论

研究得出了变拓扑机构(含变胞机构)新的结构组成理论。提出并定义变拓扑机构的不变元、不变子链、变元、可变子链、变胞器等新概念;给出并严格证明变拓扑机构结构组成的4个新定理,它们分别是变拓扑机构结构与其各阶段构态的关系定理;变拓扑机构的不变子链定理;变拓扑机构的可变子链定理;变拓扑机构的组成定理。研究得出并严格证明关联关系变胞器的等效转化定理。研究变胞器的分类,并给出构件变胞器、连接变胞器和关联关系变胞器的图形描述。变拓扑机构结构组成理论为变拓扑机构的结构分析和综合奠定了新的理论基础。     

基于方位特征方法的串联机构型综合的计算机自动生成

研究了基于方位特征（POC）集方法的串联机构型综合的算法及其计算机自动化实现方法。建立了串联机构型综合的算法,提出了一种新的串联机构末端构件方位特征集移动/转动维数及方向的表述方法;详细说明了基于C语言的n-DOF串联机构型综合的算法及其程序自动实现过程;使用MATLAB设计该程序的界面,优化了该程序人机交互的友好性;以4-DOF串联机构型综合为例说明,该程序可自动生成理论上存在的10种1T3R、23种2T2R、85种3T1R串联机构构型。使用该程序进行串联机构型综合,仅需用户键入期望生成机构的方位特征集,即可自动生成符合预期要求的串联机构,操作简单、方便,具有较好的实用性。     

一类1T2R并联机构拓扑结构综合及优选

研究了一类1T2R并联机构拓扑结构综合和优选。应用平面机构的组成原理和约束特性,将1T2R并联机构拓扑结构视为由一条串接一转动副的1T1R平面并联运动链和两条空间无约束主动支链组成。统筹考虑机构位姿能力恰当性、支链结构力学合理性、机器人模块可重构性、位置逆解简易性和动平台结构紧凑性等准则,完成1T2R并联机构拓扑结构优选及性能验证。在此基础上,提出一种可继承Tricept机器人优点的新型五自由度混联机器人模块,该模块具有与Tricept机器人完全相同的运动学性能,且绝大部分部件可与Tricept机器人互换。     

基于BKC的并联机构拓扑结构分析及其型综合方法

文中研究基于基本运动链(Basic Kinematic Chain,BKC)的并联机构的组成原理、拓扑结构分析及型综合方法。介绍基于序单开链的并联机构BKC的构成原理与方法,举例说明BKC的构成方法与步骤;对已有2~6 DOF并联机构拓扑结构进行分析,归纳设计出44种常用BKC类型,并总结出并联机构的BKC组成规律;通过举例,进一步综合出满足自由度要求的基于BKC的若干种并联机构,表明这种并联机构拓扑结构综合方法简易、实用。     

并联机构位形空间的拓扑结构研究

采用微分拓扑和微分流形为数学工具,分析了并联机构位形空间的拓扑结构特点,阐述了位形空间奇异点与拓扑结构的关系,并以典型的平面和空间并联机构为例进行了具体地分析。     

机构类型综合设计过程自动求解分析及算法实现

定义了实现运动变换的基本机构元素、集合；应用运动变换矩阵，对类型综合过程进行了描述；建立了便于将基本机构信息转换为数据库中存储形式及分解过程的数据结构；基于建立的数学模型及数据结构，提出了运动变换矩阵分解及自动化求解过程的算法。实现了机械系统类型综合设计的自动化求解，通过一个设计实例验证了算法的可行性及有效性。     

RRR-RRR六杆机构的拓扑结构分析

利用拓扑学的知识,绘制了RRR-RRR六杆机构的拓扑图,并对RRR-RRR六杆机构拓扑结构特征作出了分析,深刻的揭示了RRR-RRR六杆机构结构学、运动学与动力学之间的内在联系,并为进一步的研究RRR-RRR六杆机构的提供了理论基础。     

曲柄群驱动机构的拓扑结构初探

曲柄群驱动机构是一种具有冗余特性的欠驱动机构。基于拓扑结构理论,以曲柄群驱动机构中的典型结构(单从动曲柄驱动机构和双从动曲柄驱动机构)为例,通过运动链和结构矩阵,对其拓扑结构进行了初步的研究和探索。通过拓扑结构理论解决机构学的问题,实现了拓扑学与机构学的有机结合,对于推动学科的交叉研究和发展大有裨益。     

连续体结构的柔顺机构拓扑优化设计

通过对连续体结构柔顺机构的拓扑分析,提出了连续体柔顺机构拓扑优化方法,即同时考虑最大化的互应变能和应变能,即系统的刚度和柔度;建立其数学模型并用此分析其约束的敏度。     

基于方位特征方程的3T-1R并联机构的拓扑结构综合

以SCARA并联机器人的发展为背景,用提出的基于方位特征（POC）方程的并联机构结构综合方法,详述可实现三维平动和一维转动（3T-1R）的并联机构拓扑结构综合的完整过程,给出了13种拓扑结构类型（包括现有的3种SCARA并联机器人构型）及其分类,从中还可进一步衍生出具有实用价值的新机型。基于POC方程的并联机构结构综合方法,每一步都有确定的公式或准则,思路清晰、操作方便。     

分布式柔性机构拓扑优化设计的理论和算法

将连续体结构的拓扑优化技术应用到分布式柔性机构的设计中,基于变密度法和优化准则法推导并建立柔性机构拓扑优化的一种显式的设计变量收敛格式。结合分布式柔性机构优化设计的人工弹簧模型和虚拟载荷法,提出一种新型的分布式柔性机构拓扑优化设计的多准则优化模型,同时综合考虑柔性机构设计的机械效率要求和结构的刚度要求,并利用伴随敏度分析法进行敏度分析。数值算例证明研究方法的有效性,并分析和讨论优化模型和收敛格式中有关优化设计参数对柔性机构优化设计结果的影响。用激光快速成形技术验证柔性机构概念设计的合理性。     

串联机构数字建模及方位特征集自动分析

基于方位特征集理论(POC),对串联机构拓扑结构进行了数字化描述并且提出了一种方位特征集自动分析方法,并给出了运算规则、主要步骤以及流程图。通过实例分析,结果表明:串联机构末端构件方位特征集自动分析过程中,提出的机构拓扑结构数字化和向量组并集理论能够简洁、快速的分析出串联机构末端构件的POC集,且便于计算机自动分析串联机构方位特征集,为并联机构拓扑结构自动分析奠定基础。     

柔性机构的结构拓扑特征及其自由度分析

柔性机构是利用组成元素间的相对柔性来获得运动或力的一类机构。通过分析柔性机构的结构特点 ,本文提出了一个新的拓扑图来表示柔性运动链的结构拓扑特征 ,并给出了相应的矩阵表示 ,借助该矩阵中的信息 ,可以方便地对柔性机构进行自由度分析。并且指出柔性机构是一种变自由度机构 ,其自由度的数目与机构所受外力 (矩 )的大小和方位有关。     

变拓扑结构船舶焊接机器人机构运动学分析

设计了一种拓扑结构可变的船舶焊接机器人机构,可改变自身构件数,完成自由度变化,实现复杂焊接、简单局部焊接及平焊、立焊等特殊焊接任务。基于运动链环路理论,并采用New?ton-Raphson法进行机构运动学建模,得到其位置正解,进而分析其速度与加速度规律。相关仿真分析结果表明,该机构可较好完成船舶焊接的工作要求。     

并联机构拓扑结构的字符串描述及其应用

在研究并联机构拓扑结构的基础上，提出一种新的并联构型字符串描述方法，对并联机构的支链结构、平台外形、链接方式等进行抽象描述，为并联机床构型设计数字化过程中的并联机构构型的选择、建模、综合等提供并联机构拓扑结构完备、简洁、直观的描述字符串，从而为相关的应用程序间以及人机交互提供数据交互的标准。讨论了这种描述方法在PMT—VPDS中的具体应用。     

基于平面五杆闭环结构的空间并联机构类型综合与拓扑分析

分析了五杆闭环结构的类型、拓扑描述、组成形式和运动性能 ,重点研究了基于 5R闭环结构与RPRPR闭环结构在空间并联机构中的应用 ,给出了基于五杆闭环结构的空间并联机构的类型综合方法及步骤 ,并综合出了九种空间并联机构的构型。     

机构统一模型拓扑关系的表达与生成算法

在定义了连接点的基础上 ,深入探讨了机械的拓扑结构及其表达 ;在充分考虑机构统一建模和机构解算实际情况的基础上 ,以构件为顶点 ,以连接点为边 ,将机构的拓扑结构抽象为一个连通图。本文还以图论为工具讨论了机构的图的生成算法、机构有效闭环路的生成算法、机构开环路的生成算法、构件路径的生成算法等问题。本文最后给出了一个实例