空间多臂机构折展性及其结构配置设计

发布时间：2021-04-03 03:11

　　为提高空间多臂机构折展特性和操作特性等运动性能,通过多臂机构与操作物体可组成并联机构拓扑形式的设计思想,提出了一类具有折展特性和多种操作能力的空间多臂机构。定义了用于叠放折展支链的区域及策略,提出了折展支链的延伸性判别条件。基于指定区域的尺度限制,设计了具有不同自由度且满足特定叠放要求的折展支链。其次,以拓扑形式分解的方法将操作物体的工作模式进行分解表达,给出了多臂机构的结构配置形式。结果表明,基于所提方法,空间多臂机构可通过与操作物体自主释放与组合,改变拓扑形式,实现兼具折展性能和多种操作模式的设计目标。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

多臂机构拓扑描述

为使组成的并联机构具有三维空间运动形式，需要3条以上支链与物体进行连接。本文以多臂机构含有4条机械臂的构型为例，进行多臂机构折展性的设计。如图2所示，虚线区域为折展单元，由每条支链的起始杆件和存放区域构成，4条支链两两垂直，将折展平台划分为了4个区域。由于各折展支链为若干杆件通过运动副以串联的形式进行连接，若虚线部分表示各折展支链所形成的存放区域，则各支链中的起始杆件决定了存放区域的边长。图2中，假定支链1的起始杆件的长度为Lc1，则支链1和支链4所具存放区域的长度在x方向的长度要小于Lc1，支链1和支链4起始杆件的长度决定了整个折展平台在x方向的长度。同理，支链2和支链4起始杆件的长度决定了整个折展平台在y方向的长度。

在此类机构折展支链中，折展区域基于杆件尺寸构成，折展区域在x和y轴方向上的尺寸设为Lc和Lw。机构支链在折叠状态下，各杆件不超过折叠平面中两个方向中最长杆件长度。如图3中所示，支链通过末端与固定平台连接，各杆件通过运动副连接形成支链构型。为使支链可以叠放到折展区域内，各转动副可分为两种类型。其中，第I类转动副轴线位于图中折展区域平面内，可通过自身转动使后一级处于叠放平面内，第II类转动副轴线垂直于叠放平面，可通过自身转动使后一级具有向根部延伸的能力，以满足折展区域限制。由图3可以看出，支链实现折展需要满足两个要求：(1)支链中各杆件轴线在折叠状态时处于同一平面；(2)各转动副后的杆件具有向支链起始端方向转动的能力。而第I类转动副决定了使支链在折叠状态时所有杆件位于同一平面内，第II类转动副决定了支链实现折展的能力。

【参考文献】：
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本文编号：3116498