由子机构和数字拓扑图综合并联机构及反对称矩阵新方法研究

发布时间：2020-09-27 09:06

　　现代机构学的研究主要针对具有更好机构性能、更广泛应用领域的机构开展。本论文提出将串联分支、平面闭环机构和少自由度并联机构作为子机构模块,由子机构模块和数字拓扑图综合复杂并联机构的创新思想。综合出的复杂并联机构具有刚度高、工作空间大、稳定性好、少奇异、承载能力强等优势,其中含平面闭环子机构的复杂并联机构适合作为含冗余约束并联机器人、刚柔混联机器人等机构构型。并建立可用于求解复杂并联机构海塞矩阵的反对称矩阵新方法,建立了复杂并联机构统一加速度模型。主要研究内容如下:(1)研究和分析了用关联连杆组构造复杂闭环机构的基本原理。揭示了含冗余约束复杂并联机构的自由度、冗余约束、复杂度系数与基本连杆间的数学关系,建立了求解关联连杆组的理论数学模型。(2)由于含三/四元杆胚图多被应用于综合新型并联机构,因此探讨了含三/四元杆胚图的构造方法。确定了构造三/四元杆胚图的流程,应用特征字符串组表示胚图,基于胚图构造的每一演化过程制定了同构判断准则。(3)研究了由子机构和数字拓扑图综合并联机构的基础理论。提出了由数字拓扑图综合含子机构复杂并联机构的方法,应用数组表示数字拓扑图,研究了求解有效数组及构造有效数字拓扑图的技术路线。确定了描述含子机构复杂并联机构的数字拓扑图需满足的条件。研究了各类子机构的结构特征,制定了子机构等效简化规则。(4)研究了含平面闭环子机构复杂并联机构的综合方法。提出修正法,制定修正原则及修正流程,建立了由修正数字拓扑图综合含平面闭环子机构并联机构的方法,并由提出的方法综合出许多新型含平面闭环子机构复杂并联机构。(5)提出并研究了含子机构复杂并联机构的综合方法。基于子机构模块驱动数之和与复杂并联机构自由度相等的原则,构建了复杂并联机构子机构模块化综合模型,提出了由子机构和数字拓扑图综合复杂并联机构的方法并制定了综合步骤,由提出的方法综合出许多新型含子机构复杂并联机构。(6)研究了复杂并联机构海塞矩阵的求解问题。提出可用于求解复杂并联机构海塞矩阵的反对称矩阵新方法,由反对称矩阵新方法简化处理复杂并联机构雅克比矩阵微分结果,求解了复杂并联机构海塞矩阵并建立其统一加速度模型。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH112
【部分图文】：

实例图,连杆组,并联机构,实例

a) 3UU 型并联机构[87]b) 拓扑图图 2-2 复杂关联连杆组综合并联Fig. 2-2 The example 1 of type synthesis of mechanis实例 2：用表 2-2 中 No.166.10 关联连杆组(2L3机构，其中 ζ=1，v=9，机构含 5 个运动分支。机构中 9- (2+6+2)=44，AL(44L2+2L3+6L4+2L5，c=10)。L5bsUlsUUUUU3L2L4L3L4No. 45.7, c=7,M=3, ζ=0,υ=2×3=6,n2=30, n3=2, n4=6rvmL3L4

线框图,运动副

6 14 2 2 0 12 15 21 0 6 3平面闭环子机构并联机构实例的模拟实现图 5-12a)及 c)所示布置图 5-8PM1 及 PM3 构件及运动副。利用 CAD 软1 及 PM3 机构线框图，用线框表示机构构件，对线框施加几何约束构造运动副，使构件与运动副关系与机构简图等效，建立的线框图如图 5-12 。SRPPPRRRRR3L2PRPRRR5-8 PM1 a) 图 5-8 PM3 c)

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搭建的含子

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