一类2自由度n-4R并联指向机构的运动学分析

研究一类具有2个转动自由度的n-4R并联指向机构。这类机构具有3条以上的4R支链,在其运动过程中始终存在一个对称面,动、基平台以及各支链的上、下连杆所处平面关于此面对称。从其几何对称特性出发,通过用方位/倾角参数描述机构的姿态(指向),推导出这类机构简洁、统一的运动学模型。在此基础上,分别讨论该类机构伴随运动、工作空间与奇异位形,总结几何结构参数对运动性能的影响。通过一阶运动影响系数在工作空间中的分布研究机构的各向同性,据此对驱动支链的分布进行优化。所得结论可用于指导这一类并联指向机构的设计。     

微操作手自由度的选择

分析了显微操作的动作方式，讨论了微操作手的运动特点，按照位置和姿态的耦合及解耦两种情况，研究了微操作手自由度确定的理论依据。结论表明三维平动并联机构更适于显微操作。     

柔性铰链的转动精度改进法

传统切口型铰链在转动时存在转动中心的漂移,如果柔性铰链转动角度不是很大,铰链的转动中心在沿轴向的位移远小于在垂直轴线方向的位移时,则可对柔性铰链转动中心漂移模型进行简化.提出了将连接两刚体的两个切口型铰链正交放置且让转动中心轴线重合,以便抑制柔性铰链转动中心漂移的设计方法.引入了平面虚拟转动中心运动机构,实现了铰链之间的虚拟交叉约束.使用此方法可以对不同切口形状的铰链进行改进,以提高铰链的转动精度.设计了圆弧切口和直角切口的组合铰链,通过有限元仿真与传统形式的铰链进行了比较,仿真结果证明了这种方法的有效性.     

用于复合加载的异形虎克铰设计与分析

万向联轴器是用于传递不在同一轴线的两轴间的运动和动力的一种空间结构,针对目前市场的十字轴式万向联轴器不能满足特殊的复合加载工程应用,提出了一种异形虎克铰机构,该机构具有设计简单、安装方便和连接方式灵活等优点。重点对机构的自由度、运动特性进行了分析,并与普通十字轴式虎克铰进行对比,评价其优越性。利用ADAMS软件进行运动仿真分析,观察附加弯矩随被加载轴的转角变化情况,提出了选择最佳初始安装角度的方法,使复合加载时产生的附加弯矩取值最小。     

一种新型无缘轮式移动机器人的运动规划

针对常规轮式移动机器人驱动轮抓地力不足、机器人地形适应能力较差的问题,设计了一种新型无缘轮式移动机器人。相对于常规驱动轮,无缘轮没有轮缘,能够提供更大的抓地力和牵引力,机器人具有更强的地形适应能力。为实现机器人灵活平稳运动,需要对各轮的转速转角进行合理规划。文中首先从最简的单轮辐直线行进入手,推导出各轮转速的规划函数,进而推演至多轮辐复杂运动的规划问题,总结出了机器人直线行进及转弯运动规划通式。实验表明,机器人能够实现灵活平稳运动,证明了规划函数的可行性。     

双平行四杆型远程运动中心机构的设计

双平行四杆型远程运动中心机构作为腕部结构广泛应用于微创手术辅助机器人中,可为手术工具提供一个相对固定的插入点。基于这个特点,通过型综合给出这类远程运动中心机构的10种可能构型。通过杆件的弯折可以合理地安排虚拟转动中心的位置,并为末端执行器和驱动电动机留出安装的空间。根据设计需求,使用6个参数完全确定机构连杆长度尺寸,并说明了这些参数的物理意义。分析受力和结构刚度用来决定杆件断面参数,使设计的机构体积小,重量轻。对整个机构进行驱动力矩估算以便选择合适的电动机,并指出对于一个双平行四杆型远程运动中心机构,可以使用一个配重使其平衡。最后给出应用实例说明了该机构的可行性和有效性。     

基于图论的可重构机器人构型综合

提出了一种简单而有效的可重构机器人构型综合方法,应用的理论基础是图论。为此,首先将可重构机器人的各模块抽象为积木块,这样,可重构机器人系统可用一个图来描述,基于图论原理和模块间的连接约束条件,得到模块所有可行的组合装配构型。利用该方法对一种由齿轮传动模块、齿条传动模块、带传动模块和平面连杆机构等4个模块组成的4自由度可重构机器人进行了构型综合,得到了它全部6种可行的装配构型,从而有效地完成了可重构机器人的概念设计。