VELOCITY ANALYSIS OF A SPATIALM ECHANISM USING THE PRINCIPLEOF VIRTUAL FORCES

ＶＥＬＯＣＩＴＹＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＡＳＰＡＴＩＡＬＭＥＣＨＡＮＩＳＭＵＳＩＮＧＴＨＥＰＲＩＮＣＩＰＬＥＯＦＶＩＲＴＵＡＬＦＯＲＣＥＳＧｏｎｇＳｈｏｕｃｈｕｎ；ＤａｖｉｄＲｅｄｅｋｏｐＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＯｔｔａｗａ，Ｏｔｔａｗａ，Ｏｎｔａｒｉｏ...     

基于单开链单元的2T-2R并联机构正运动学分析

提出了空间并联机构正运动学速度、加速度分析的一种新方法———序单开链(SOC)法。该方法依据机构的拓扑结构特征,采用相同的序单开链分解线路,建立了与机构位置分析模型相统一的机构速度、加速度分析模型,得到了维数恰等于机构耦合度的并联机构速度、加速度方程。以一种2T-2R并联机构为实例,给出了其速度、加速度分析。     

2UPS-2RPS机构正运动学分析的序单开链法

基于序单开链法对具有不同支路结构的2UPS-2RPS少自由度并联机构进行了正运动学速度和加速度分析。依据机构的拓扑结构特征,采用相同的序单开链分解线路,建立了与机构位置分析模型相统一的机构速度和加速度分析模型,得到了维数最低且恰等于机构耦合度的机构速度和加速度方程,给出了其速度和加速度分析的数值算例。     

轮式移动机器人运动学建模方法

研究轮式移动机器人运动学建模方法问题。提出用于不规则地形下的轮式移动机器人运动学建模方法——轮心建模法(Wheel-center modeling,WCM)在分析多刚体链式机构运动的速度特性以及不规则地形上轮式移动机构转动角速度特性的基础上,建立车轮轮心速度的矢量表达式,即确立WCM。以六轮摇臂转向架月球漫游车的运动学建模为例,分析各关节转动角速度矢量在车体坐标系下的投影,并根据转动矢量方向在车体坐标系中变化与否,将矢量叉乘的投影写成不同的形式,利用车轮轮心坐标系、轮地接触坐标系相对于车体中心坐标系的齐次变换矩阵中的相应元素,将车轮轮心的速度矢量表达式投影到车体中心坐标系下,建立车体运动学模型,从中阐述WCM的方法和过程,并分析WCM的特点。用试验和仿真验证该建模方法的正确性。     

聚合物微流控芯片的键合技术与方法

在微流控芯片的制作中,键合是关键技术之一,基片与盖片只有通过键合才能形成封闭的微通道,因此键合质量直接影响芯片的制作质量。对键合方法进行了分类,综述了目前已有的芯片键合技术及方法,分析了各种键合方法在制作质量、制作效率以及是否适用于批量化制作等方面的局限性,详细介绍了具有效率高、适合批量化生产等优点的超声波键合技术的研究进展。     

一种新型少自由度并联机构4-RPR(RR)及基础分析

讨论了一种新型少自由度并联机构4-RPR（RR），描述了机构的特性，计算了自由度，给出了机构的位置反解，利用虚设机构法建立了一阶影响系数矩阵并对机构进行了速度分析及仿真验证。这些是对该机构进一步分析的基础，因此具有实际的价值。     

空间2自由度5杆RCCCR机构速度波动分析

机械系统运转时 ,由于原动件上的力矩波动将引起机械速度的周期性波动 ,从而影响机械的工作精度 ,因此空间机构的速度波动分析是空间机构动力学中的一个重要的研究方向。以空间 2自由度 5杆RCCCR机构为例 ,建立运动微分方程 ,并求解其速度波动情况 ,进而为空间机构的速度波动调节提供了依据     

三自由度平动并联机构静力分析与仿真

以高速、高精度的三自由度平动并联机构为研究对象,列出机构的速度雅克比矩阵,得出了动平台和各个构件的速度映射关系式。提出了一种速度雅克比矩阵与虚位移原理相结合的机构静力分析方法,推导了在重力和外载荷作用下的并联机构静力计算方程,计算出为了保持机构平衡在主动臂上的驱动力矩。利用拆杆法与与虚位移原理相结合求出运动副的约束力。计算出的驱动力矩和约束力与ADAMS软件仿真结果进行了对比,计算和仿真结果相符合,表明该方法切实可行。     

并联机床运动仿真与运动学分析的新方法

为了不建立数学模型完成并联机床机构的运动仿真和运动学分析，提出综合利用CAD软件所具有的装配约束和尺寸驱动功能实现运动仿真和运动学分析的方法。给定刀具位置与姿态的驱动尺寸和杆件长度的被驱动尺寸，在装配约束作用下驱动尺寸带动整个机构运动，实现运动仿真，记录杆件长度的被驱动尺寸，得到杆长的值。用Matlab软件拟合杆长数据，得到刀具位姿（驱动尺寸）与每个杆长值（被驱动尺寸）的拟合曲线和拟合方程，求解了杆件的速度和加速度方程。计算机模拟结果表明，并联机床运动仿真与运动学分析方法简捷直观，速度快，求解精度高，可完成其他多自由度并联机构的运动仿真和运动学分析，是并联机构的运动仿真和运动学分析的有效工具。     

基于速度方向可操作度的双臂机器人轨迹规划

在双臂机器人速度可操作度椭球的基础上,定义双臂机器人速度方向可操作度,以速度方向可操作度为性能指标,给出了双臂协调运动关节轨迹规划,理论及算例仿真分析结果表明了规划方法的可行性.     

仿袋鼠机器人跳跃运动步态的运动学

提出了仿袋鼠跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对袋鼠的运动结构及录像资料的研究,提出了仿袋鼠机器人单腿四杆跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人着地与腾空两个阶段的运动学方程, 进行了正运动学研究,给出了机器人在跳跃过程中的运动位姿及躯干质心的运动轨迹表达式,并利用雅可比矩阵建立了机器人躯干质心与关节之间的微分运动关系及速度分析方法。采用Matlab编程,结合实例对机器人进行了运动仿真运算,对结果进行了分析讨论,解释了袋鼠跳跃运动跃远度大而耗能低和运动稳健的运动机理。研究结果与录像观察和生物学实测研究结果相吻合,从而证明了这一仿生跳跃机构模型的可行性和仿生机构运动研究方法的有效性。     

按速度变化系数设计双曲柄机构

定义了双曲柄机构的速度变化系数，提出了按照速度变化系数和最小传动角设计双曲柄机构的设计方法，得到了最佳传动双曲柄机构的设计公式，给出了机构设计的可行域。     

基于FIS理论的Myard环形组网机构运动学分析

为揭示折展机构连续与瞬时运动的本质与代数关联，将有限瞬时旋量理论（FIS理论）应用于一类过约束折展机构的分析中，提出包括折展单元及其组网机构的运动学分析方法。首先介绍了FIS理论的基本原理、Myard机构和Myard环形组网机构的组成原理。其次对于Myard机构，通过选定合适的初始位形，以构建有限旋量闭环方程的方式解决了折展单元的关节运动参数映射，基于旋量三角积与螺旋运动的定义提出了基于有限旋量的轨迹求解方法，随后由有限与瞬时旋量的微分映射关系得到Myard机构的速度模型。在此基础上，结合参数化的等效广义副将3-Myard环形组网机构简化为单闭环机构，以求解机构的参数映射关系，随后借助与Myard机构相同的分析流程便得到组网机构的位移与速度模型。提出折展单元及其环形组网机构的关节参数映射、运动轨迹和速度模型的分析方法，丰富了折展机构的运动学分析理论，为解决折展单元及其组网机构的运动学分析问题提供了新选择。     

三自由度3-RPS并联机器人机构的运动分析

讨论了具有三自由度的３－ＲＰＳ并联机器人机构的运动分析。在这种机构操作器平台的六个运动位姿参数中，只有三个是独立的，而其它三个参数不是独立的。因此，这种机构的雅可比矩阵是一长方阵，这就是这种机构的运动分析的难点所在。本文根据这种机构的结构特点，给出了操作平台的输出运动参数的三个运动约束方程，并且建立了三个独立输出运动参数和三个独立运动输入参数之间的速度和加速度关系的显式数学模型，为这种机构的运动分析提供了简便有效的数学工具     

实现装载机车架流水线装配

通过对装配现场的分析,分别设计制作了移动式全自动前后车架装配板链线,对延续多年的前后车架地摊搭架式装配进行了重大改进,使得员工工作环境得到了明显改善,工作效率得到大幅提升。设计了三维立式工作吊架,通过制作工装保证轴承的位置,并通过小型油压机将轴承快速压型到位,效率高,大大降低员工的劳动强度,同时不使用铜棒敲击,避免了噪声,改善了装配现场环境,提高了轴承的装配精度。装配产能也提升到了8分钟/台,装配效率提高50%。     

曲柄摇杆机构极位夹角新定义及按K值图解设计方法的探讨

就曲柄摇杆机构急回运动分析中所涉及到的几个问题 ,如曲柄摇杆机构极位夹角 θ的定义问题、行程速比系数 K的表达式以及根据 K值图解设计四杆机构的方法提出了自己的一些新的见解     

两自由度多环混合驱动机构的可动性分析

以一种两自由度多环混合驱动机构的可动性分析为例，给出了一种同样适于其它多自由度多环混合驱动机构可动性分析的方法，即首先由机构的速度输入与输出矩阵，推出机构产生奇异位形的条件，再结合该机构的可动性要求和单环多杆机构的可动性的充要条件，对整个机构每个环路的可动性进行分析，最后综合分析得出混合驱动机构的可动性条件。     

An application of screw theory to the kinematic analysis of a Delta-type robot

This paper reports on the kinematics of a translational parallel manipulator whose topology is close to the architecture of the famous Delta robot. The displacement analysis is presented in closed-form solution by applying a new strategy based on the unknown coordinates of a point embedded to the moving platform. The input-output equations of velocity and acceleration of the robot are systematically obtained by resorting to reciprocal-screw theory. The singularities of the mechanism are explained through the input-output equation of velocity. Finally, a numerical example is provided to show the application of the method.     

平面3-RRR并联机器人运动分析的计算机模拟逼近法

提出一种新的平面3自由度并联机器人运动分析方法,计算机模拟逼近法。运用该方法进行了速度和加速度分析。先采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术,构造平面3—RRR3自由度机器人的模拟机构。再用两个相同且彼此靠近的平面3自由度机器人模拟机构,构造速度模拟机构,求解动平台上确定点的速度和角速度。最后用两个相同且彼此靠近的平面3—RRR机器人速度模拟机构,构造加速度模拟机构,求解动平台上确定点的加速度和角加速度。计算机模拟结果与解析法的结果比较表明,该方法具有简单、快捷、直观、求解精度高的优点,而且可以完成复杂机构的运动分析,为多自由度机构运动分析提供了更有效的工具。     

球面射电望远镜主动反射面支撑机构运动学分析

针对主动反射面支撑机构的要求,提出一种能够实现一个方向移动和两个方向转动的空间3自由度并联机构。研究了机构的运动学建模方法,构造出运动学的逆解方程和速度传递方程,给出了运动学正解的数值求取方法。系统分析了机构三类奇异位形,以及机构的位置空间和姿态空间。分析结果表明该机构适用于射电望远镜主动反射面支撑机构。研究也为此类机构的尺度设计,路径规划和控制提供了理论依据。