用邻接矩阵识别机构运动链同构的研究

研究了同构运动链的邻接矩阵之间的关系,指出了现有理论的几个错误,给出了同构运动链其邻接矩阵的特征矢量及特征值关系的充分必要条件。据此提出了识别机构运动链同构的方法,它不仅可识别运动链的同构,而且可得到同构运动链构件间的对应关系。完善和发展了应用邻接矩阵特征矢量及特征值识别机构运动链同构的理论和方法。     

一种判定运动链同构的新方法

以运动链拓扑结构的一种新的拓扑不变量——边－边隔点和集,给出了一种新的运动链同构判定方法,即：如果两个运动链具有相同的隔点和集与结点集,并且其拓扑图同为平面图或非平面图,则它们同构。该定理成功地区分了Ｍｒｕｔｈｙｕｎｊａｙａ 提出的１７ 种单自由度的十二杆二副运动链,解决了多杆多自由度运动链的同构性判定问题。该方法具有可靠性好、操作简单、算法效率高等特点。     

用多面立体拓扑结构码置换群法判定运动链同构

提出了一种判定运动链同构的新方法——多面立体拓扑结构码置换群法。该法可在计算机上自动完成,且准确可靠,效率较高。用该法判定两运动链同构只需判断这两个链的ＴＳＣ之间是否存在一个置换,或判断两ＴＳＣ的伴随码是否相等,无须构造对称群。本方法适用于任何无复铰的不可分闭式运动链。     

用缩微变换识别轮系拓扑同构的研究

拓扑同构问题是机构的结构类型综合及优选的重要影响因素,根据杆副机构采用的矩阵判定方法并结合离散型拓扑模型的特点,提出了用拓扑缩微变换解决拓扑同构判定的新方法,最后以算例的形式给出了此方法的具体判定过程,并实现了计算机自动判定。实例证明该方法准确、简单、高效且能在计算机上实现。新算法的优点是便于计算机的拓扑自动综合和同构识别,从而为拓扑反演的自动化、智能化、网络化和可视化创造了条件。     

用邻接矩阵判断含复铰平面运动链同构和拓扑对称的新方法

提出了含复铰平面运动链同构和拓扑对称性判断的邻接矩阵方法。通过适当地定义运动链的邻接矩阵,在结构特征相同的情况下,比较两运动链邻接矩阵的结构,即可完成同构判断。通过邻接矩阵可得到构件或铰链点的广度优先生成树,比较生成树的结构特征,即可确定构件或铰链点的拓扑对称关系。研究表明,该方法具有简便、可靠、计算工作量小和便于用计算机处理等特点。     

基于遗传算法的机构运动链同构识别

提出了一种基于遗传算法的机构运动链同构识别方法。研究了遗传算法求解同构识别问题的模型,包括适合度函数,有序编码,有序交叉算子。进行了实例研究及计算机仿真,显示该方法是成功的。     

一种基于汉明矩阵和连杆邻接矩阵的运动链同构识别方法

在机械装置的创造性设计中,应淘汰同构运动链,为后续设计减少机构方案,提高机械装置的设计效率.基于汉明矩阵提出了一种新的运动链同构判别方法.首先,从连杆邻接矩阵中导出运动链汉明矩阵;接着,将汉明矩阵的平方阵与连杆邻接矩阵的立方阵求积,得到运动链积矩阵;然后,将积矩阵各行元素以降序排列得积矩阵行序列;最后,将行序列中各元素与本文中所定义的拓扑因子相乘并求总和,得出运动链的同构识别码,即IRC(Isomorphism recognition code).同构识别码不随构件标号的改变而改变,故若运动链的同构识别码相同,则它们为同构链,否则为异构链.大量实例证明了该方法的有效性.因其简洁、高效且利于计算机执行的特点,故可以考虑将其作为同构筛选的一种新的选择.     

含复铰运动链支路矩阵描述方法及同构判定

在运动链构型综合过程中,相似运动链的同构判定是一个复杂且耗时的问题.提出了一种含复铰运动链支路矩阵的同构判定新方法.针对运动链中复合铰链难以识别和处理问题,提出了一种多元构件编号及支路矩阵描述方法,从而有效描述了运动链中的构件和复合铰链等信息,并且该方法具有运动链结构描述的唯一性.然后,提出了支路矩阵的素数乘积法对含复合铰链运动链进行同构判定.利用支路矩阵的多元构件编号方法可直观地比较不同运动链的对应关系,通过比较支路矩阵最后一行和素数乘积数组进行同构判定.通过案例证明该方法准确、有效且简便.     

平面运动链同构识别方法的研究

同构识别在机构类型综合中占有重要位置。本文在对含高副平面运动链分析的基础上，提出了含高副平面运动链支路码的概念，并提出了一种用计算机对含高副和不含高副的平面运动链均适用的同构识别方法。该方法不受运动链杆数和自由度数的限制，且速度快、计算量少。经大量实例计算，该方法行之有效     

含复铰运动链同构及拓扑对称性判断的方法和程序

本文提出了便于计算机处理的运动链结构图的表示方法。以此为基础，利用邻接链表示法直接对含复铰或不含复铰运动链结构图进行同构或拓扑对称性判断，并用ＴｕｒｂｏＰｒｏｌｏｇ语言编制了相应的程序ＭＩＳＯＡＴ。从而成功地将这两种运动链的机构及拓扑对称性判断问题统一了起来，简化了此类问题的求解过程。     

STUDY ON ISOMORPHISM OF PLANAR KINEMATIC CHAINS

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闭链级联式机器人基于旋量理论的运动学分析方法

闭链级联式机器人由若干个平面四杆机构和空间杆机构串联而成,将这些杆机构中从基座到操作端最短的开链定义为主运动链,这样闭链级联式机器人的运动学分析就转化成了一个开链和若干个单闭链的运动学分析问题。主运动链的运动学分析采用指数积公式。主运动链的关节位置和速度信息可以由各个关节所在的单闭链的运动学分析得到。平面四杆机构和空间六杆机构的运动学分析可以通过建立闭链的结构方程来实现。最后综合主运动链和各个单闭链的运动学分析的结果即可得到主运动链关节空间与末端执行器位形空间的位置和速度映射关系,从而完成整个闭链级联式机器人的运动学分析。     

SPANNING TREE METHOD OF IDENTIFYING ISOMORPHISM AND TOPOLOGICAL SYMMETRY TO PLANAR KINEMATIC CHAIN WITH MULTIPLE JOINT

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基于环路特性的运动链拓扑图及特征描述的自动生成

基于运动链拓扑图环路的数组描述及环路数组之间的相互运算,给出通过基本环数组之间的相互运算构成组合环的算法及其条件,并给出运动链的唯一数字特征描述.然后,以 Windows 为平台,以VC 6.0为工具,利用面向对象的程序设计方法,开发了一套集运动链拓扑图绘图及唯一数字特征描述--特征邻接矩阵和特征描述代码自动生成的计算机程序.此程序的最大特点是不管运动链拓扑图的画法形式如何改变,项点标号方式如何改变,计算机都能自动生成其唯一数字描述,从而实现运动链拓扑图的唯一数字化,并为机械概念设计的自动化、智能化和网络化创造了条件.结果表明,提出的程序解决了机械概念设计过程中运动链拓扑图的唯一数字描述方式难以计算机自动实现问题.     

6自由度弱耦合并联机构机型设计及其方法

提出了基于混合单开链的6自由度弱耦合并联机器人机构机型设计的一种程式化有效新方法,系统地阐述了动平台可实现三平移及三转动输出的6自由度并联机器人机构机型设计过程。设计出输出构件可实现三平移及三转动的7个新的实用混合单开链,首次给出静平台上6个转动副(或6个移动副)为主动副、具有较低耦合度及某些拓扑结构对称性的27种新的基本机型。通过改变主动副类型、主动副位置或支链的局部结构等又可得到更多的衍生机型。又按照机构拓扑结构对称性、输入—输出运动耦合复杂性、结构简单性及制造装配性能等对基本机型进行了简明分类并推荐了优选机型。     

基于混合链的弱耦合三维平移并联机构型综合

提出了混合单开链的设计原理、构造原则及一般设计步骤,设计构造了运动输出包含三维平移的多种实用混合链结构;系统地给出了一种程式化的基于混合链的弱耦合三维平移并联机器人机构型综合过程;得到了8个弱耦合三维平移并联机构原创型基本机型,通过改变主动副类型、运动副位置或支链的局部结构等又可得到众多衍生机型;又按照拓扑结构稳定性与对称性、运动学与动力学问题复杂性、运动输入一输出控制解耦性和加工制造装配性四种指标,对这8个三维平移基本机型进行了定性分类及推荐。     

AUTOMATIC DISPLACEMENT ANALYSIS OF PLANAR MECHANISMS WITH MATCHING BASIC KINEMATIC CHAINS METHOD

A simple, efficient, automatic and universal method to fulfill displacement analysis of a great deal of mechanisms regenerated by Yan's mechanism creative theory has been developed. For a regenerated mechanism, at first, the method identifies its type and structure and changes it into a rigid structure by fixing the ground link and the input link. And then this rigid structure is decomposed into a set of basic kinematic chains (BKCs). By matching the type of BKC, the displacement analysis equations can be set up, and all possible configurations, in which positions of all movable links are considered, can be given out.     

塑料优化分选设备风选运动特性分析和试验

提出对生活垃圾中回收价值高的废旧塑料进行优化分选的新工艺,研究塑料分选的工作机理,建立垃圾分选成分在分选设备中运动的数学模型.研究垃圾堆密度、气流速度、气流倾角、分选区高度与分选率的关系,确定了比较理想的参数取值范围.研制塑料分选试验台,并采集生活垃圾进行大量试验,验证了理论分析结果的合理性.确定塑料分选设备的结构参数和最佳运行参数为,水平送风时的最佳风速13～17 m/s,最佳气流倾斜角14°,这些参数为塑料分选设备的设计和制造提供了理论支持,能使生活垃圾中的塑料分选率达到85%以上.     

KINEMATIC DESIGN OF A RECONFIGURABLE MINIATURE PARALLEL KINEMATIC MACHINE

The kinematic design of a reconfigurable miniature parallel kinematic machine is dealt with. It shows that the reconfigurability may be realized by packaging a tripod-based parallel mechanism with fixed length struts into a compact and rigid frame with which the different configurations can be formed. Utilizing a dual parameter model, the influences of the geometrical parameters on the dexterous performance and the workspace/machine volume ratio are investigated. A novel global performance index for the dimensional synthesis is proposed and optimized, resulting in a set of dimensionless geometrical parameters.