弯曲平移机器人机构自动分析与综合理论的研究

发布时间：2021-07-14 15:51

　　机器人机构自动分析与综合理论是机器人机构学中最具原创性和挑战性的关键问题。鉴于现有机构分析与综合理论无法适用于弯曲平移机构的现状,本文从分析与综合理论、自动生成算法以及应用等方面对弯曲平移机构展开系统研究,主要研究内容和成果如下。（1）弯曲平移特征描述与分析方法方面的研究。首先,借鉴高斯非欧几何的内蕴思想和基本概念,建立了可清晰表达弯曲平移特征的描述模型。其次,制定了运动特征的求并和求交运算规则,并给予了相关的数学证明,提出了2条旋转轴存在性判定准则。最后,提出了机器人机构运动特征分析方法,并通过实例证明了该方法的有效性。（2）运动特征自动分析算法方面的研究。首先,归纳总结了机器人拓扑结构和运动特征的组成要素,建立了相应的数字模型。其次,制定了运动特征的数字化求并运算规则,提出了基于递归思想的串联机构运动特征自动分析算法,并进行了实例分析和验证。最后,基于分类排序和先初选后检验的思想,提出了并联机构运动特征自动分析方法,并进行了实例分析和验证。（3）构型自动综合算法方面的研究。首先,利用笛卡尔积提出了拓扑结构数据处理方法,该方法不仅可以有效统计支链数目而且可将数据按重要程度依次存放。其... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

ABB公司开发的Delta机器人

第1章绪论8(a)R||R||R机构(b)R(⊥P)||R机构(c)P⊥P⊥R机构图1.2末端构件具有平直平移特征的部分2T1R串联机构(a)R||P||R机构(b)P∠R||R机构(c)R(∠P)|R机构图1.3末端构件具有弯曲平移特征的部分2T1R串联机构综上所述，现有运动特征描述模型不够完善，缺少表征弯曲平移运动及其整体形貌的指标，从而导致机构类型表达不全面，无法得到完备结果。目前人们对平直移动特征已有了较为深入和系统的研究，但对弯曲平移运动特征的研究不够成熟，大量基础问题均有待解决。例如：弯曲平移运动的形成机理是什么？弯曲平移空间的整体形态有哪些？其类型是否存在上限？弯曲运动特征描述模型如何建立？弯曲运动特征集之间的运算规则如何制定？(2)综合流程不合理由第1.2.2节的研究现状不难发现，大部分综合方法是将分析过程逆转作为型综合的过程，未能针对设计目标自上而下地进行机构型综合，因此难以得到完备结果[83]。根据工程应用需求确定设计目标，制定自上而下且便于计算机自动处理的综合流程，是机器人构型综合理论方法急需研究解决的重要问题之一。(3)运动特征分析方法过于抽象现有运动特征分析方法过于依赖现代代数工具（如螺旋理论、群论、微分流形等），这些代数方法不仅较为抽象，而且难以反映运动特征的整体形貌。因此，摆脱现有方法的思维定势，突破现有理论方法的技术瓶颈，提出简单直观的几何化分析方法，是机器人拓扑结构学的重要研究方向之一。

第1章绪论8(a)R||R||R机构(b)R(⊥P)||R机构(c)P⊥P⊥R机构图1.2末端构件具有平直平移特征的部分2T1R串联机构(a)R||P||R机构(b)P∠R||R机构(c)R(∠P)|R机构图1.3末端构件具有弯曲平移特征的部分2T1R串联机构综上所述，现有运动特征描述模型不够完善，缺少表征弯曲平移运动及其整体形貌的指标，从而导致机构类型表达不全面，无法得到完备结果。目前人们对平直移动特征已有了较为深入和系统的研究，但对弯曲平移运动特征的研究不够成熟，大量基础问题均有待解决。例如：弯曲平移运动的形成机理是什么？弯曲平移空间的整体形态有哪些？其类型是否存在上限？弯曲运动特征描述模型如何建立？弯曲运动特征集之间的运算规则如何制定？(2)综合流程不合理由第1.2.2节的研究现状不难发现，大部分综合方法是将分析过程逆转作为型综合的过程，未能针对设计目标自上而下地进行机构型综合，因此难以得到完备结果[83]。根据工程应用需求确定设计目标，制定自上而下且便于计算机自动处理的综合流程，是机器人构型综合理论方法急需研究解决的重要问题之一。(3)运动特征分析方法过于抽象现有运动特征分析方法过于依赖现代代数工具（如螺旋理论、群论、微分流形等），这些代数方法不仅较为抽象，而且难以反映运动特征的整体形貌。因此，摆脱现有方法的思维定势，突破现有理论方法的技术瓶颈，提出简单直观的几何化分析方法，是机器人拓扑结构学的重要研究方向之一。

【参考文献】：
期刊论文
[1]空间曲线平移并联机构构型综合与分类[J]. 叶梅燕,石志新,罗玉峰.  农业机械学报. 2019(06)
[2]机器人末端运动特征几何化描述与分析方法[J]. 叶梅燕,石志新,罗玉峰.  农业机械学报. 2019(03)
[3]基于神经网络的并联机构方位特征集自动分析算法[J]. 王罡,毛志伟,罗玉峰,石志新.  机械传动. 2018(07)
[4]机器人机构方位特征集自动生成算法[J]. 叶梅燕,石志新,罗玉峰,杨廷力.  农业机械学报. 2018(01)
[5]基于方位特征方程的3T-1R并联机构的拓扑结构综合[J]. 杨廷力,刘安心,沈惠平,杭鲁滨.  机械工程学报. 2017(21)
[6]SCARA并联机构拓扑分析与其低耦合度机型设计[J]. 李菊,曾氢菲,沈惠平,杨廷力.  农业机械学报. 2017(11)
[7]四自由度两模式并联机构结构综合与位置分析[J]. 石志新,叶梅燕,罗玉峰,杨廷力.  农业机械学报. 2017(04)
[8]2RRUR-2RSS并联机构结构特性与运动学分析[J]. 朱小蓉,宋月月,孙晨,沈惠平,杨廷力.  农业机械学报. 2016(12)
[9]中国机器人的发展战略思考[J]. 高峰,郭为忠.  机械工程学报. 2016(07)
[10]当前中国机构学面临的机遇[J]. 刘辛军,谢福贵,汪劲松.  机械工程学报. 2015(13)

博士论文
[1]空间多环耦合机构数字化构型综合理论[D]. 曹文熬.燕山大学 2014



本文编号：3284441