空间与平面机构的结构分析及控制

阐述了空间机构与平面机构在分析，计算上的共同特点，并在分析和计算上将空间机构和平面机构统一起来，不仅能对已有的要机构进行分析计算，而且也为设计新的机构提供了一种方法。     

关于空间机构自由度的讨论

从四杆机构具有灵活性和平面机构任意封闭图形具有3个约束的理论出发，对机构学的自由度公式重新进行了研究。研究结果表明：只要对平面、球面机构自由度的计算公式稍加变化，就可得到空间机构求自由度的新公式，利用这个新公式，既可以求空间机构的自由度，又可以求平面、多环、空间开式链、混合链等机构的自由度。该新公式比传统公式使用方便，在形式和内容上都有实际意义，从而为空间机构自由度的计算提供了可靠的理论计算式。     

平面机构惯性力平衡CAD

以平面四杆机构为例，用广义质量替代法平面机构的惯性力平衡计算及其计算机辅助设计（CAD），并列举了计算示例。     

对平面机构自由度计算公式的讨论

主要对平面机构在进行自由度计算时常出现的一些特殊情况进行了讨论，通过对一般机构建立数学模型即用机构中广义座标虚位移的线性方程组的系数矩阵求秩的方法来确定平面机构自由度，以解决工程设计中对特殊的平面机构的自由度的确定。     

对平面机构自由度计算公式的讨论

主要对平面机构在进行自由度计算时常出现的一些特殊情况进行了讨论，通过对一般机构建立数学模型即用机构中广义座标虚位移的线性方程组的系数矩阵求秩的方法来确定平面机构自由度，以解决工程设计中对特殊的平面机构的自由度的确定。     

用附加驱动约束法进行平面低副机构运动分析

论文从广义坐标入手，分析了利用驱动驱动的束法进行机构运动分析的理论依据，根据局部坐标和整体坐标的关系，导出了描述平面机构中转动副、移动副和简单约束的特征方程，给出了几种特定驱动的方程，并简述了利用计算机进行分析计算的过程。     

含有齿轮副平面机构自由度的计算

通过对齿轮副的约束情况进行分析，提出齿轮副在不同的情况下应分别看作高副或低副，从而可以应用平面机构自由度的计算公式直接计算含有齿轮副平面机构的自由度。     

空间曲面投梭凸轮的解析设计

本文导出空间曲面投梭凸轮的实际轮廓曲面方程,并以某丝织机投梭机构为例进行计算,所得结果与作图法比较,具有误差小,设计精度高,可在微机上进行计算等优点。本解忻设计法适用于从动件平面与凸轮平面垂直的摆动从动件空间凸轮机构的凸轮设计。     

五杆机构的尺寸型与性能研究

本文建立了平面五杆机构尺寸型的空间模型，把五杆机构的全部尺寸型纳入到了一个有限的封闭空间内。取出空间模型的各个截面，得到其封闭的平面区间图，在此图上能对五杆机构的全部尺寸型进行完整分类，还能绘制不同尺寸型的性能图谱，它们有助于从整体上把握五杆机构的尺寸型与其性能关系，进而实现尺度综合，并为更好地认识其他复杂机构的尺寸型提供了工具。     

平面多杆机构运动分析的模式识别系统

本文引用图论等概念来描述机构,并用图论的原理计算出结构运动链的基本回路。在杆组理论和机构型转化的基础上,建立了平面多杆机构的模式识别系统,完成了用直接法自动进行平面多杆机构运动分析的通用程序LINKFX。     

Displacement manifold method for type synthesis of lower-mobility parallel mechanisms

Compared with the general 6-DOF (degrees of freedom) PM (parallel mechanism),lower-mobility PMs have advantages of simple structure, low cost in design, manufac-turing and control. Inventions of new architectures not only mean breakthrough in theorybut also help protect independent intellectual properties. Consequently, the potentialbusiness value and application can be obtianed. The success of the DELTA robot is sucha typical example1). Particularly the symmetrical lower-mobility PM, wh…     

用运动算子变换法作空间机构的运动分析

本文介绍一种机构运动的分析方法,它是用运动群的元素作为算子,使点沿空间的几何图相进行变换,由变换方程来进行分析计算的。这种几何图相就是机构运动简图和它的速度、加速度矢量图。因此这种方法属于几何法,但是它能获得用方程式表述的连续解。 我们将通过两个例题来说明方法的理论和应用。     

用穷举法求过约束机构存在的充要条件

本文给出求过约束机构存在的充要条件的一种方法——穷举法,并以4R、RPRP机构为例,说明这种方法的应用.文中的结果表明,除了平面4R机构、球面4R机构以及Bennett机构外,不存在其它4R机构;除平面RPRP机构外,还存在且只存在一种RPRP机构.文中的方法也可用于求其它过约束机构存在的充要条件.     

串联机构运动分析的D-H四元数变换方法

提出了串联机构运动分析的Denavit-Hartenberg(D-H)四元数变换方法. 给出了点的映射的四元数描述方法和相邻连杆间变换的D-H四元数变换方法,建立了D-H四元数变换的矩阵演算方法,构造出了机器人学中经典的D-H齐次变换矩阵,证明了D-H四元数变换方法与D-H齐次变换矩阵方法的运动分析结果是一致的,从而从理论上证明了所提出的D-H四元数变换方法的正确性. 在相邻连杆变换的D-H四元数变换公式基础上进一步推广,提出了任意个连杆的串联机构运动分析的D-H四元数变换方法. 以PUMA机器人的运动分析为实例,采用D-H四元数变换方法进行运动分析,并验证了该方法的正确性和有效性. D-H四元数变换方法是串联机构运动分析的一种新方法,具有几何意义明确和计算简单的优点.     

故障树定性分析的优化方法

工程实际中对于多部件复杂系统,进行故障模式和正常工作模式分析是一项重要工作.本文提出了故障树定性分析的优化方法,可以快速分析系统的故障模式和正常工作模式,即分析系统的最小割集和最小路集.由于参与运算的数组全部采用动态数组,节省内存,为后续大运算量的故障树定量分析,提供了保障,适合于大型故障树系统的最小路集和最小割集计算,并采用Fortran90和C++语言编程实现,便于工程实际中故障树定性分析计算.     

基于二维搜索的Stewart平台工作空间分析方法

为了在不影响分析精度的前提下,减小利用空间搜索法进行Stewart平台工作空间分析过程中的计算量,提出一种利用Newton Raphson方法对Stewart平台单自由度运动范围进行求解的数值方法.将该方法应用在Stewart平台工作空间的研究中,实现了利用二维空间搜索法对工作空间的分析,与传统空间搜索方法相比,减小了搜索维数和计算量.通过算例证明,二维空间搜索法能够快速准确地计算出Stewart平台在不同位姿下的工作空间,利用二维空间搜索法可以对工作空间的其他子空间进行分析,并且该方法还可以应用在其他形式并联机构的工作空间分析中.     

机构运动学建模的倍四元数法(邀请论文)

像对偶四元数一样,倍四元数可以用来进行空间机构的运动学建模.该方法在最近十几年已经有了一些应用,具有计算速度快、鲁棒性强等特点,适用于某些特定的应用条件.目前,国际期刊上对其介绍的论文大多推导过程烦琐,需要不少专业的数学知识.基于矩阵运算,把齐次坐标变换矩阵分解为旋转和平移2部分,然后分别转换为哈密顿算符,从而完成了从矩阵到倍四元数的运动学建模,其转换过程是有误差的,但是这种误差是可控的,并且其乘法的运算次数比齐次坐标变换矩阵方法要少.最后,用算例对该方法进行了验证,该方法便于一般工程人员理解.     

舰船静态电场深度换算方法

从舰船静态电场的产生机理和源特性出发,提出了基于电性模拟体的舰船静态电场深度换算方法.该方法和舰船电场建模相联系,在深海、浅海环境中均可使用,可实现由水下标量电位、电场三分量、电场垂直分量分别向较大深度的电场各分量及标量电位的换算.并在实验室中对船模水下标量电位分布进行了换算,换算结果和实测数据分布特征相同,且对应点的量值数量级吻合较好,表明换算方法的正确性.     

求解机械手间接位置问题的一种数值方法

本文给出了一种解决机械手间接位置问题的新数值方法。该方法避免了对于非线性方程在列方程、消元时所遇到的困难。能够较容易地求解6R及6R以上的任意结构参数的机械手的间接位置问题。稍加推广,便可对任意结构参数的闭链型7R空间机构进行位移分析。     

Kinematic synthesis method for the one-degree-of-freedom jumping leg mechanism of a locust-inspired robot

The one-degree-of-freedom(DOF) mechanism has a simple structure, convenient control, and high stiffness, and it has been applied in many micro jumping robots. Meanwhile, the six-and eight-bar mechanisms can satisfy more complex motion requirements than the four-bar jumping leg mechanism and they have good application prospects. However, the lack of effective design methods limits the application range of these mechanisms. In this work, a type and dimensional integration synthesis method was proposed with the one-DOF six-bar leg mechanism as the research object. The initial tibia and femur were determined based on the kinematic chain atlas, and configuration design was implemented through the superposition of links.When a closed chain was formed in the superposition process, the feasible range of the link length was analyzed by considering the constraint conditions. The proposed method innovatively establishes the relationship between the kinematic chain atlas and the configuration, and the feasible length ranges of the links can be quickly obtained simultaneously. Several examples were provided to prove the feasibility of the kinematic synthesis method. This method provides a useful reference for the design of one-DOF mechanisms.