空间两弹簧系统的力逆解

讨论了空间两弹簧系统的力逆解问题。空间两弹簧系统是由两根弹簧并行地将空间一点（即两根弹簧的公共球铰中心）与固定平台相联而成,这两根弹簧分别通过转动副和球副与固定平台相联。其力逆解即对于给定的公共球铰中心所作用外力,求解该系统处于静力平衡时的所有构形。文中建立了该系统的力逆解方程组,并用连续法对其进行了求解。算例表明该空间两弹簧系统的力逆解最多具有１０组解。     

大行程柔性铰链Hexapod机构参数优化设计

大行程柔性铰链Hexapod机构的性能很大程度上取决于柔性铰链的性能。同样构型的柔性铰链,行程越大其离轴刚度越低,从而导致大行程全柔性铰链Hexapod机构整体的静刚度和精度下降。讨论了Hexapod机构运动学逆解的求解,包括每个支链的伸缩的长度以及每个铰链的转动角度的求解。在此基础上讨论了大行程全柔性铰链Hexapod机构参数优化设计,使得满足动平台运动空间要求的前提下各个铰链的行程要求最小,并针对设计中的大行程柔性铰链Hexapod机构进行了参数优化设计。     

基于加权广义逆求解被动过约束刚-柔耦合并联机构的受力问题*

提出一种直接应用力映射矩阵的加权广义逆求解一般被动过约束并联机构(指分支提供给动平台的约束力/力偶数目大于等于1的被动过约束并联机构)的超静定受力问题的方法。基于小变形叠加原理和螺旋理论得到了分支约束力螺旋系刚度矩阵的一般表达式。推导一般被动过约束并联机构的各分支约束力螺旋系幅值与六维外力之间的映射关系式,进而证明了该关系式恰好是力映射矩阵的加权广义逆,其中加权矩阵为各分支约束力螺旋系刚度矩阵组成的分块对角阵的逆。以3-RRC空间三自由度被动过约束并联机构和一个并联振动平台为例,直接应用加权广义逆求解了机构各分支约束力螺旋系的幅值,并进行仿真验证。基于加权广义逆求解被动过约束并联机构的超静定受力问题大大简化了求解过程且解的形式统一、简单。     

用作平面虚拟轴机床的三自由度平面并联机构的型与运动分析

研究了能用作平面虚拟轴机床的三自由度平面并联机构的可能的类型。分析了其中典型机构的逆解的求解及其相应刀具中心的轨迹     

基于神经网络的平面五杆可调机构的动力学分析

应用BP神经网络对平面可调五杆机构逆动力学模型进行了辨识，将整个动力学模型系统分为3个子系统，即广义质量矩阵、向心力及哥氏力作用的矩阵、重力矩阵，分别采用BP神经网络系统对这3个子系统进行学习，求解得到平面可调五杆机构的驱动力矩。     

非线性方程组求解的混沌最小二乘法及平面四杆函数机构综合

机构学问题的数学模型常可化为多元非线性方程组，一般求解多元非线性方程组需要初始值，而初始值的选择是相当困难的；同伦方法不需初始值就能求出全部解，为求解这一问题提供了可行的方法，但需要编写专用的程序，且计算量比较大；本文结合MATLAB6．5．1高级程序设计语言采用简单的最小二乘法迭代，并将非线性方程视为非线性的动力学系统，利用使得系统产生混沌的Julia集的点求解方程的全实数解，而Julia集的点集用二周期逆像函数求得，再在其邻域内求解即可。运用该算法编写了MATLAB程序，对平面四杆机构综合问题进行了研究，从而找到了实现最大精确点时该问题的全部的解，为实际机构的设计提供了多种选择方案，为机构学设计提供了全新的方法。     

一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人分析

对一种 3 2 1正交布置的 6自由度并联微动机器人进行了分析。给出这种特殊构型并联微动机构的位置正解和逆解的显示方程 ,同时给出了该并联微动机构的力雅克比矩阵和速度雅克比矩阵 ,对速度和力传递的各向同性指标进行了分析。指出该并联微动机构可以产生 2种相互解耦的复合运动 ,一种是 3 DOF的Z tilts运动 ,另外一种是其相应的 3 DOF平面一般运动。     

牛顿混沌迭代方法及四杆导引机构综合应用举例

机构学问题的数学模型常可化为多元非线性方程组，一般求解多元非线性方程组需要初始值，而初始值的选择是相当困难的。同伦方法不需初始值就能求出全部解，为求解这一问题提供了可行的方法，但需要培写专用的程序，且计算量比较大。该文结合MATLAB7．1高级程序设计语言采用简单的牛顿迭代法迭代，并将非线性方程视为非线性的动力学系统，利用使得系统产生混沌的Julia集的点求解方程的全实数解，而Julia集的点集用二周期逆像函数求得，再在其邻城内求解即可。运用该算法培写了MATLAB程序，并以平面四杆刚体导引机构综合问题为例进行了运算，找到了实现最大精确点时该问题的全部解，为实际机构的设计提供了多种选择方案，为机构学设计提供了一种迭代新算法。     

绳索驱动腕部并联康复机构设计与逆运动学分析

针对现有腕部康复机构运动范围小,存在柔顺性和舒适性差等问题,提出一种新型绳索驱动、压缩弹簧支撑的柔性并联腕部康复机构。机构定平台、动平台由三根绳索和压缩弹簧连接,弹簧用来模拟腕骨与韧带复合体,起支撑并限制与掌骨相对应的动平台运动;动平台模拟掌骨末端,定平台模拟桡骨和尺骨末端;三根绳索模拟肌肉来驱动并联机构。考虑弹簧轴向位移以及柔性问题,基于有限转动张量法和力与力矩平衡分析方法,构建系统逆运动学数学模型,得到运动学和静力学联合求解的非线性方程组。通过对机构模型分析,完成0～75°下各绳索长度和拉力的数值求解。通过仿真与试验得到人体腕部生理运动空间和机构有效工作空间,验证了机构的合理性和分析方法的正确性。所提出的求解方法对康复机器人和绳索驱动并联机构设计具有积极的促进作用。     

一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人运动分析

本文对一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人进行运动分析.给出这种特殊构型并联微动机构的位置正解和逆解的显示方程,同时给出了该并联微动机构的力雅克比矩阵和速度雅克比矩阵.指出该并联微动机构可以产生两种相互解耦的复合运动,一种是3-DOF的Z-tilts运动,另外一种是其相应的3-DOF平面一般运动.     

3-PPR并联机构动力学建模与分析

通过齐次坐标变换构建三自由度并联机构3-PPR的完整运动学逆解,利用一阶影响系数法求解机构雅克比矩阵。采用拉格朗日功能平衡法推导出机构刚体动力学模型,对比典型工况下Matlab数值算例仿真与ADAMS虚拟仿真结果,验证了刚体动力学理论分析的正确性。联合ADAMS与ANSYS对机构进行柔性动力学分析,综合机构刚体和柔性动力学仿真,为完整动力学分析奠定了基础。这些内容为进一步研究该并联机构的动态特性、系统控制、误差分析等有着非常重要的意义,也可作为类似并联机构动力学研究的一般方法。     

一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人运动分析

本文对一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人进行运动分析.给出这种特殊构型并联微动机构的位置正解和逆解的显示方程,同时给出了该并联微动机构的力雅克比矩阵和速度雅克比矩阵.指出该并联微动机构可以产生两种相互解耦的复合运动,一种是3-DOF的Z-tilts运动,另外一种是其相应的3-DOF平面一般运动.     

自动举升变幅机构运动学分析与仿真

为了实现设备的自动化举升,以折叠臂型高空作业车为研究对象,开发自动化举升平台。对变幅机构建模,研究臂架间的联动关系,进行运动学正解与逆解求解;使用MATLAB软件对变幅系统进行数值求解,验证正逆解求解的正确性;规划末端路径为直线,使用机器人工具箱对模型进行轨迹规划,分析机构变幅的平稳性。为高空作业车的变幅自动化提供了理论依据。     

柔性冗余度机器人自运动中的混沌

研究了柔性冗余度机器人的自运动状态，通过将其中的柔性连杆简化为Euler—Bernoulli梁建立了柔性冗余度机器人的运动学模型。运用混沌数值分析法中的相图法、Poincare映射法和最大Lyapunov指数法发现了该类机器人自运动中的混沌现象。对一个未杆是柔性连杆的平面3R柔性冗余度机器人的自运动状态的研究结果表明，基于Jacobian矩阵的伪逆法求解该柔性冗余度机器人采用PD调节器控制其末端重复跟踪工作空间内的一条封闭路径时的运动学逆解，其自运动是混沌的。     

广义逆矩阵在平面四杆机构综合中的应用

将平面R－R刚体导引的位移约束方程简化为四个变量的超静定拟线性方程组，应用广义逆矩阵以及适当的变量代换，将求解方程归结为一个四次代数方程的求根问题。进而不用初值就能求出最小二乘意义下机构参数全部最优解的近似值，通过适当参数替换，证明该方法能推广至四杆机构实现函数及点位－角移量综合问题中，由此解决了此类机构近似综合问题中的机构参数初值选取问题。     

平面双稳态柔性微机构的优化设计

讨论了一种平面双稳态柔性微机构的设计问题。首先给出了机构稳定平衡位置的物理含义 ,建立了两种类型平面双稳态柔性微机构的伪刚体模型。提出了一种允许设计者随意指定稳定平衡位置点的具有较大自由度的优化设计方法 ,建立了优化数学模型及相应的约束准则 ,采用一种改进的遗传进化算法获得了全局最优解。根据所得的最优解对双稳态柔性微机构进行了分析 ,结果表明该设计方法是有效的     

环形3-PPR平面并联机构设计与分析

为了提升机构旋转工作空间,提出了一种具备整周旋转能力的环形3-PPR平面并联机构。借助齐次变换与封闭矢量法,求得了机构运动学逆解;基于归一化雅可比矩阵,分析了机构的奇异性和灵巧度性能,获得机构最佳性能尺度配置参数;结合运动学逆解与几何约束条件,求解了机构可达工作空间;通过Adams与Matlab软件对机构进行了运动学仿真,验证了理论模型的正确性。研究为环形3-PPR平面并联机构的设计应用提供了理论依据,并为该机构的动力学分析、优化设计等进一步研究奠定了一定的理论基础。     

一种并联机构天线座的运动学研究

以3UPS-U型并联机构天线座为研究对象,计算此机构的自由度,建立并联天线座静平台和动平台的坐标系,确定位姿变换矩阵,进而推导出位姿逆解。针对位姿正解的难题,利用方向余弦矩阵约束条件和推杆长度约束方程构造出方程组,求解出姿态角的封闭解。根据此并联天线座的几何特殊性,推导出雅可比矩阵和速度逆解、正解表达式。以理论建模为基础,结合具体参数,进行了数值仿真,求解出位姿逆解和速度逆解。该研究工作为更深一步的理论研究打下基础,为进一步的工程应用提供了理论依据。     

一种三自由度平面并联机构的分析

对三自由度平面并联机构进行了型分析，并对其中一种并联机构进行了运动分析，求取了机构的逆解，将该机构应用于一种适于加工长形零件的虚拟轴机床，介绍了其主要结构。     

3-PRC三维平移并联机器人机构的运动学分析

讨论了具有三平移自由度的3—PRC并联机器人机构的运动分析。基于机构运动约束方程,得到机构位置逆解的解析表达式;通过对刚体平面运动和点的合成运动分析,建立机构控制构件与动平台速度和加速度关系,并以显函数的形式表示;运动学解形式简单,便于实时控制。