平面运动链类型综合的基杆构形树法

在对平面机构闭式运动链结构组成进行研究后,提出运动链类型综合的基杆构形树法。首先,针对给定的构件数与自由度,基于缩杆邻接矩阵综合出运动链连杆序列、缩杆序列、构件度序列以及基杆联结度序列等恒量序列。然后,归纳出基于缩杆邻接矩阵对运动链进行类型综合的方法与步骤,定义了基杆构形树,并用基杆构形树综合出运动链的基杆构形矩阵,进一步研究了综合运动链联结矩阵的缩杆匹配方法。由于基杆构形树法在综合过程中按杆的级别、运动副数目以及联结关系等结构不变量将运动链进行了分类细化,因此综合规律性强、效率高,有利于减少后续刚性子链消除与运动链同构识别的计算量,尤其适合于多杆多自由度平面机构闭式运动链的计算机自动综合,并在12杆以下平面机构闭式运动链的类型综合中得到成功的应用。同时,以10杆单自由度机构运动链的类型综合为例进行了实例分析。     

基于回路配置的平面机构运动链绘制新方法及其计算机实现

提出了一种根据平面机构运动链的邻接矩阵绘制草图的新方法,它首先借助运动链简图的广度优先生成树求得图的基本回路,然后将回路标准化后按照排序规则进行排序,最后依据排序后的回路自动绘制出运动链简图;还将该方法与已有的方法进行了比较和分析,并通过应用实例验证了这种方法的有效性和完备性,最后还给出了相应的计算机原型系统实现。     

平面多杆机构杆组自动生成方法

阿苏尔杆组理论指出,通过对不同运动链选取不同的机架和原动件,能够得到各种可能的阿苏尔杆组与机构构型。基于这一理论提出一种阿苏尔杆组的自动生成方法。针对杆组的结构特点,提出简单易行的杆组同构判别方法,该判别方法也适用于平面多杆机构运动链的同构判别。联合应用运动链的邻接矩阵与关联矩阵,使得自动生成算法与计算机编程相结合,实现了平面多杆机构杆组的自动生成。该自动生成机构杆组的方法理论简单,编程可操作性强,能够实现多杆运动链在构成机构时杆组的准确快速的拆分。该方法将杆组的拆分过程与由杆组搭接形成机构的过程相联系,对拆分得到的所有杆组与机构构型进行同构判别,得到了六杆以内的13种杆组,以及由八杆运动链构成的153种机构。     

全铰链平面连杆机构运动综合的结构类型优选方法

提出全铰链平面连杆机构运动综合的结构类型优选的基本方法.建立全铰链平面连杆机构运动方程计算机自动生成的规格化方法.根据含复铰平面运动链的构件邻接矩阵,获得其广度优先生成树,进而确定基本回路,由此利用计算机自动生成机构的位置、角速度和角加速度方程,从而在计算机构学的意义上将运动链的拓扑结构关系与机构运动分析联系了起来.在此基础上提出计算机自动生成邻接构件之间的三角形约束条件的规格化方法,并给出结构类型优选的基本思想和基本算法.     

基于改进的杆组邻接矩阵的平面运动链类型自动综合

为了利于计算机自动综合,提出了改进的Assur杆组邻接矩阵的平面运动链类型自动综合。首先针对构件数主动件数和选定的杆组,根据杆组组成理论求出对角线元素以及它们的不同组合,然后归纳了综合方法和步骤,定义了选定杆组邻接矩阵。因为综合法在综合构件的过程中根据杆件数、主动件数及杆组类型这些因素分类细化了运动链,并同时判断同构构型,所以综合过程具有很强的规律性,效率也很高,可以减少后面运动链同构识别与刚性子链识别的计算量,特别是对于计算机自动综合多杆多主动件的平面机构运动链,并成功应用在综合12杆以下的平面机构运动链类型。并且以6构件单主动件机构运动链为例进行了类型综合。     

平面三自由度连杆机构的型综合

利用图论理论,分析了平面三自由度的8杆、10杆机构类型的数综合。利用数综合的结果,从拓扑结构出发,分析研究了平面三自由度的8杆、10杆机构的运动链的基本结构型式。从机构的可运动性出发,得出了8杆机构运动链的全部5种型式,以及10杆机构运动链中表明多副杆件不同串、并联关系的40种基本机构型式。为平面三自由度连杆机构的创新和应用提供了理论基础和依据。     

含环路布局和运动副轴线方位特征的运动链拓扑结构描述

构造一种含环路布局、构件类型、运动副类型和运动副轴线方位信息的运动链的拓扑特征矩阵。构件的类型构成特定的环路布局,运动副的类型及其轴线的方位配置决定运动的状态特征,多副构件是联系环路间的桥梁。以运动链构成的独立环路为基础构建特征矩阵的行数,运动链的构件数目构建特征矩阵的列数;以独立环路的旋向确定构件及其排序;以代表运动副类型的符号或数字表达构件及环路间的连接关系;以同一构件上两个运动副的相对轴线方位描述运动副的方位特征。构造的运动链特征矩阵为(2l+2)×n,而单环运动链为3×n矩阵。实例表明,该特征矩阵可以描述各类运动链,与传统n×n拓扑矩阵相比,结构大大简化,而且拓扑信息量多。该矩阵特别便于由特征矩阵构造对应的机构简图,同时也为计算机辅助运动学和动力学建模提供了一种便捷途径。     

一种新型轴/径向伸缩式轮胎成形鼓机构自由度分析

针对一种用于子午线轮胎成形的新型轴/径向伸缩成形鼓机构,应用叠加原理,将成形鼓机构以自由度相等的基本驱动单元进行拆分。通过进一步对驱动单元进行结构分解,得到平面六杆机构及三杆四副支链等基本运动链。运用螺旋理论,对各简单平面机构及支链进行局部自由度、虚约束及公共约束的判定,分别计算其自由度;并依据广义运动副替代原则,得到多个子链组合而成的复杂多环路机构的自由度。通过对成形鼓机构的结构分解,得到了机构自由度数并对其性质进行了判定。     

平面机构运动链的组成及其构造分析

对平面机构运动链的结构进行了分析,研究了闭式运动链的构件数、运动副数及闭链数三者的关系,同时研究了运动链结构的变化规律,提出了自由度K的闭式运动链的基本链型和两杆三副构件的两种不同结构,并指出在基本链型的基础上,运用两种不同结构的两杆三副构件,可以构造出复杂结构的闭式运动链.     

面向虚拟样机的机构运动独立运动链识别

针对虚拟样机运动仿真中存在的调用平面连杆机构运动分析求解器次数问题,阐明了机构运动独立运动链数目与平面连杆机构运动分析求解器调用次数的关系,以及运动独立运动链与机构基本环路的关系,给出了机构运动独立运动链的定义和判别方法,以及机构基本环路的原理和方法,制定了识别机构运动独立运动链的实现步骤,并成功应用于内燃机和压力机虚拟样机的运动仿真。     

用拓扑特性矩阵辨识运动链的同构体及机架变换研究

基于运动链的基本环路及环路中构件、运动副的互相连接关系，建立了描述平面和空间运动链及机构的拓扑特性矩阵，对平面、空间运动链及机构的同构体辨识问题进行了研究。由于拓扑特性矩阵较常用于同构体辨识的邻接矩阵、关联矩阵等矩阵的元素少，而且可以通过比较拓扑特性矩阵的对应行列的元素直接进行同构体的辨识，因此，应用拓扑特性矩阵辨识同构体是更简便和高效的。给出了应用拓扑特性矩阵辨识同构体的方法、步骤及流程图，并给出了较典型的辨识例子（包括空间运动链），证明了该方法的正确性和高效性。同时还应用拓扑特性矩阵对运动链的机架变换问题进行了研究。     

微光成形法平面轮廓扫描路径的生成

提出一种基于任意形状平面图形的内、外轮廓数据处理的新方法,并针对AutoCAD实体模型的等高截交面轮廓的封闭有向环及内、外环进行判别,实现了平面轮廓扫描中的方向判别和轨迹生成的自动化.     

Dynamic modelling of planar mechanisms using point coordinates

In the present study, the dynamic modelling of planar mechanisms that consist of a system of rigid bodies is carried out using point coordiantes. The system of rigid bodies is replaced by a dynamically equivalent constrained system of particles. Then for the resulting equivalent system of particles, the concepts of linear and angular momentums are used to generate the equations of motion without either introducing any rotational coordinates or distributing the external forces and force couples over the particles. For the open loop case, the equations of motion are generated recursively along the open chains. For the closed loop case, the system is transformed to open loops by cutting suitable kinematic joints with the addition of cut-joints kinematic constraints. An example of a multi-branch closed-loop system is chosen to demonstrate the generality and simplicity of the proposed method.     

基于单片机的随动控制系统设计

介绍了以51单片机为控制核心的数字式随动控制系统的硬件组成及软件设计。整个系统为一个三闭环的复杂多功能控制系统。其中两个模拟内环为电流环和速度环，数字外环（位置环）采用三只高精度的14位绝对式轴角编码器作为角位移传感器。该系统具有结构简单，接口功能强大，通用性强等特点，可广泛应用于负载较大的机电设备的伺服控制中。     

Kinematic configuration analysis of planar mechanisms based on basic kinematic chains

According to the single-link transformation principle, and based on the topological characteristic investigations to planar closed kinematic chains (PCKCs), a general study of the kinematic configuration analysis of planar mechanisms with R-pairs is conducted in this paper. Firstly, two new concepts, contract link distance sequence and basic link group code sequence, are defined, and a novel approach for identification of multi-bar basic kinematic chains (BKCs) within the kinematic chain left from the single-link transformation is proposed. Then, another two concepts, weight code and similarity code, are defined for aid to link similarity judgment and two judgment theorems are proposed as well. As a further step, weight code or similarity code of the transformed single-link will be employed for kinematic configuration analysis situation judgment. Finally, corresponding unified constraint equations are set up and solved with coefficient homotopy method, on the basis of aforementioned analysis results. The study shows that the method is reliable and effective, and it is especially applicable for the kinematic configuration analysis problem of PCKCs with multi-bars and multi-freedoms.     

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。     

液压驱动单元位置控制系统前馈补偿控制研究

液压驱动型足式机器人在运动过程中各关节液压驱动单元（Hydraulic drive unit,HDU）多采用基于液压控制内环的外环阻抗控制方法,其中液压控制内环可分为位置闭环控制和力闭环控制。当液压控制内环采用位置闭环控制时,其位置控制性能直接决定了外环阻抗控制性能,所以,一种针对HDU的高精度的位置控制方法具有重要研究意义。针对以上研究意义,首先对HDU位置控制系统6阶数学模型进行简化,求出位置控制系统中各部分传递函数。其次,推导位置控制输入前馈补偿控制器,该控制器中含有液压系统固有非线性和负载特性。最后,在HDU性能测试试验平台上,在多种典型输入信号以及对角小跑输入信号下,对系统的位置控制性能进行试验研究并给出定量分析。试验结果表明,在不同输入信号下,加入所提出的输入前馈补偿控制器可以大幅提高系统位置控制性能,并且该控制器具有良好的多工况适应性。以上研究成果可结合相应的针对位置控制系统的抗干扰控制策略,一起为基于位置的阻抗控制液压内环控制提供控制策略重要参考和试验基础。