符号计算在机器人运动学求解中的应用

用符号计算和析配消元法获得了6R工业机器人逆运动学的通用求解算法。由于经符号计算推导出的运动学解析解不仅求解速度快，而且对于工业机器人具有通用性，故符号计算可大大提高机器人仿真和离线编程系统运动学模块的通用性。     

Kinematics and dynamics analysis of a quadruped walking robot with parallel leg mechanism

It is desired to require a walking robot for the elderly and the disabled to have large capacity,high stiffness,stability,etc.However,the existing walking robots cannot achieve these requirements because of the weight-payload ratio and simple function.Therefore,Improvement of enhancing capacity and functions of the walking robot is an important research issue.According to walking requirements and combining modularization and reconfigurable ideas,a quadruped/biped reconfigurable walking robot with parallel leg mechanism is proposed.The proposed robot can be used for both a biped and a quadruped walking robot.The kinematics and performance analysis of a 3-UPU parallel mechanism which is the basic leg mechanism of a quadruped walking robot are conducted and the structural parameters are optimized.The results show that performance of the walking robot is optimal when the circumradius R,r of the upper and lower platform of leg mechanism are 161.7 mm,57.7 mm,respectively.Based on the optimal results,the kinematics and dynamics of the quadruped walking robot in the static walking mode are derived with the application of parallel mechanism and influence coefficient theory,and the optimal coordination distribution of the dynamic load for the quadruped walking robot with over-determinate inputs is analyzed,which solves dynamic load coupling caused by the branches’ constraint of the robot in the walk process.Besides laying a theoretical foundation for development of the prototype,the kinematics and dynamics studies on the quadruped walking robot also boost the theoretical research of the quadruped walking and the practical applications of parallel mechanism.     

从动轮式机器人原理及其控制器设计

从驱动原理和腿轮结构上来说，溜冰机器人同一般轮式机器人有较大不同，它属于从动轮式机器人，简化了轮式机器人腿轮结构，增加了轮式机器人灵活性和机动性。溜冰机器人控制器采用分级控制结构，本文对机器人分布式多机通信系统进行了设计。     

新型三转动并联机构的动力学分析

提出一种基于Stewart机构的新型三转动并联机构,该机构有三个驱动缸和三个拉杆,能实现三自由度的转动.建立该机构的运动学方程,推导其运动学反解的封闭解和运动学正解的数值解,然后建立系统的动力学方程,最后对其动力学特性进行仿真分析.该新型并联机构在运动模拟领域具有广阔的应用前景.     

径向直线运动型硅片传输机器人的设计与研究

结合径向直线运动型硅片传输机器人的设计，分别介绍了该机器人的升降旋转部件、径向伸缩部件、末端翻转部件的机构以及工作原理，并且对径向伸缩部件的直线运动机构进行了运动学分析。     

基于运动耦合结构的并联机器人运动学正逆解

根据运动学等效的原则，在并联机器人中引入等效串联机器人及分支等效串联机器人，以等效广义坐标为中间变量建立并联机器人运动学正道解求解算法。该算法能有效处理结构带来的运动耦合，并且规划的软件具有自动生成迭代初始点、避免多解性以及便于实际应用等特点，从而为并联机器人的结构设计与创新提供了理论支持。     

支链偏置的并联机构工作空间分析及尺度综合

以设计结构紧凑、工作空间大的力/触觉反馈器为目标,研究了Delta并联机构的运动学和工作空间特性。在改进Delta机构的基础上,引入支链机构的偏置安装角度α,利用矢量法求解了机构的位置逆解和正解,并通过算例验证了方程求解正、逆解的正确性;根据逆解公式推导出单开链子空间包络体边界方程,绘制分析了驱动杆与摆动杆长短不同时3种情况下的子空间几何形状。然后,详细讨论了α对整体工作空间和机构总体外围尺寸的影响,采用数值法得出了偏置安装角度α与工作空间最大内切球体体积的关系图、偏置角度与整体外围尺寸的关系图,并利用matlab绘制出整体空间截面图。最后,以上述最大内切球体为设计空间,结合雅克比矩阵条件数给出设计实例。验证结果表明,采用该设计方法能够满足对Delta机构的优化设计要求。     

可抛掷多运动态球形机器人移动机构

结合球形机器人防护性好,两轮机器人能自平衡易控制,弹跳机器人越障能力强的优点,构建了一个具有球形、两轮和跳跃3种基本运动形态的可投掷机器人.球态时机器人两个半球闭合,便于母车抛掷和携带,在平地可全方位运动;遇到沙地、坡地等复杂地形环境,展开为两轮机器人,弹跳机构展开作为第3支点,增强越障爬坡能力;当遇到障碍或陷于困境时可跳跃行进.文中对其结构和原理进行了介绍,并进行机械结构设计和样机研制.场地试验表明,该机器人具有投放方便和运动灵活的特点,验证了设计方案的可行性.     

冲击机构几何关系与运动分析研究

冲击机构是钻机进行冲击钻进的主要工作部件。对冲击机构的运动学分析,传统研究方法主要是将冲击机构简化成对心曲柄滑块机构或偏置曲柄滑块机构,产生较大的误差。基于这一点,直接分析在任意瞬时冲击机构各构件之间的几何关系,然后进行运动学分析,这样更能准确地描述冲击机构的运动特性,为下一步进行动力学分析提供数据参考,对冲击钻机的结构优化设计有一定的指导意义。     

差动式自适应管道机器人的设计与运动分析研究

针对管道机器人过弯时驱动轮与管壁间的相对滑动问题以及机体对管径尺寸的适应问题,设计了采用单电机进行驱动并具有自主差动特性和自适应变径特性的管道机器人。分析了机体差动机构的传动特性,从理论上推导了管道机器人变径机构工作状态时的受力方程,得到了机器人运行时驱动轮与管壁之间的力学关系式。构建了机器人在管内的运动位姿模型,并研究了机器人在不同位姿条件下的模型中各个变量之间的对应关系。分别建立了管道机器人在弯管和变径管中运行的虚拟样机模型,最后通过仿真实验对管道机器人的自主差动特性和自适应变径特性进行了验证。研究结果表明,管道机器人可以无干涉地通过弯管,在变径管中运行时也能有效地实现自主变径,并展现出了良好的驱动性能。     

坐标测量机的新发展——并联运动机构坐标测量机

从空间机构学的角度出发,可将坐标测量机分为串联机构坐标测量机和并联机坐标测量机两大类.由于并联机构坐标测量机测量精度高,测头位姿灵活,同时又具有“硬件”简单,“软件”复杂的特点,因而,正在成为坐标测量机领域研究的新热点.文章首先分析了普通笛卡尔串联机构坐标测量机的发展现状及存在问题,然后介绍了并联机构坐标测量机的结构及特点,并对国内外有关并联运动机构理论及其在坐标测量机领域的研究现状与发展趋势进行了综述,最后,对并联机构坐标测量机研究过程中应注意的主要问题进行了探讨.     

椭圆齿轮槽轮组合机构综合

当槽轮的槽数一定时,普通槽轮机构的运动系数是定值。以椭圆齿轮机构作为槽轮的驱动曲柄,利用椭圆齿轮机构的变传动比特性,可以改变槽轮机构的运动特性。文中分析了机构运动系数的变化规律,给出了最大运动系数和最小运动系数的计算方法,提出了按照运动系数进行椭圆齿轮槽轮组合机构综合的方法,以及槽轮中位具有一段匀速运动特性的组合槽轮机构参数。     

柔顺机构国内外研究现状分析

柔顺机构是利用构件自身的弹性变形来完成运动和力的传递与转换的新型机构,具有质量轻、摩擦小等众多优点,引起了国内外学者的广泛关注.对柔顺机构研究的几个方面进行了综述性分析:静力学及运动学分析、动力学的研究及机构的优化设计,并对这一新的研究领域的发展方向进行展望.     

五杆变胞机构构态变换的运动性能分析

构态变换是变胞机构应用中的一个重要环节,在构态发生变换的时候机构的运动变得不连续,使机构的运动性能发生变化.以一个五杆变胞机构为例,验证了在构态变换时的冲击效应,分析了不同的构态变化初始条件对变胞机构运动性能的影响.研究结果表明,即使是在低速条件下,机构在构态变换也会产生较大冲击;通过改变机构在构态变换时输入构件的运动...     

3-PRC并联机构的运动学分析

讨论了具有3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,通过坐标变换证明机构的平移运动规律,给出机构位置逆解的解析表达式;并且建立了3个输出运动参数与3个运动输入参数之间的速度和加速度关系的显示数学模型,得到机构速度、加速度正逆解,且逆解给出2种形式,理论分析及算例仿真表明2种形式解的等价性.     

Computation of the configuration degree of freedom of a spatial parallel mechanism by using reciprocal screw theory

In this paper, we propose a programmable algorithm to investigate the configuration degree of freedom (CDOF) of a spatial parallel mechanism in one Cartesian coordinate system with reciprocal screw theory. According to the physical meaning of reciprocal screws, we first obtain the terminal constraints of every kinematic chain which connects the end-effector with the fixed base, and then gain the free motion(s) of the end-effector and its degree of freedom (DOF). Through analyzing the controllability of the end-effector, we investigate the instantaneous screw expressions for the free motions of the end-effector of a spatial parallel mechanism and the CDOF of the mechanism. The whole mathematical analysis process can be directly embedded in a kind of CAD software, in which the imperfect Kutzbach Grübler formulas or its amendments are mostly utilized to analyze the DOF.     

发动机工作原理模拟机构的设计与仿真

对单缸四冲程汽车发动机工作原理进行了分析,确定了汽车发动机工作原理模拟机构的简化设计方案,基于Pro/E自顶向下的设计方法,建立了汽车发动机工作原理模拟机构的缸体模型。在缸体模型里设计了曲轴滑块机构、正时与配气系统,并在Pro/E的Mechanism模块中进行了运动学仿真分析,实现了发动机工作原理模拟机构的四冲程模拟运动仿真。该模拟机构能够演示汽车发动机四个冲程的工程过程,具有操作简单、携带方便、原理易懂、成本低廉等特点。     

A biokinematic approach for the computational simulation of proteins molecular mechanism

Proteins play an essential role in the biological processes that take place in the human body. For this reason, it is very important to understand the molecular mechanisms involved. Recently a new approach, based on the parallelism between proteins and spatial mechanisms, has allowed methods to be developed to obtain atomic trajectories for protein motion using concepts from the kinematics of mechanisms. This paper presents a method for simulating protein motion, based on the evaluation of the potential energy during the motion, thereby avoiding the need to perform a minimization procedure. This approach constitutes a good compromise between computational effort and accuracy of the results. In addition, in order to efficiently simulate the motion, a new algorithm for normalization of the structure of the protein is presented. Finally, we illustrate the results of applying this method to an inorganic pyrophosphatase (family II) from Streptococcus gordonii evaluating geometric accuracy, energetic evolution and biological indicators.     

车用后栏板起重装置的运动学分析

采用复数向量法建立了车用起重尾板起重装置运动学的数学模型,分析了该举升机构运动的特点。采用MATLAB编制了相应的程序,并以实例进行了分析和计算。     

按最佳传动性能设计曲柄摇杆机构

将图解法原理与解析手段有机结合,给出一种同时按K和最优传动角设计平面曲柄摇杆机构的方法.借助计算机进行优化设计,得到最优结果.