收藏本站
《清华大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

空间并联机构自由度的终端约束分析理论与数学描述方法

赵景山  
【摘要】:机构自由度是机构学中的一个重要概念,是机构设计时首先要解决的关键问题。机构自由度的计算以Kutzbach Grübler公式最具有代表性,成为机构自由度分析的基本方法。100年来,包括Kutzbach在内的许多学者对Kutzbach Grübler公式进行过多次的修改,但随着空间复杂并联机构的大量涌现,研究者还是发现,用这些公式和方法对许多新构思设计的空间复杂并联机构进行自由度计算时经常发生与实际不符的情况,反映了这些公式和方法在理论上的不完整性,迫切需要进行理论完善以解决并联机构设计中所遇到的这些困难。同时,原来的自由度计算公式不区分系统和具体构件,这既容易造成概念上的混淆,也不适合现代复杂空间并联机构发展的需要。 本文在对机构的运动几何约束进行统一数学描述的基础上,提出了研究空间并联机构自由度的终端约束分析理论与数学描述方法。 首先,从概念上将机构系统自由度与机构中末端执行器的自由度相区分,在此基础上指出并联机构末端执行器的自由度应同时具有数目、类型和方向这三个属性,这就克服了以前的分析理论或方法对自由度只进行数量描述而给复杂机构分析和设计带来的困难;同时还指出系统自由度应该是指定了末端执行器的机构的系统自由度。 在理论方面,从研究运动链的终端约束入手,建立了复杂机构末端执行器自由度的约束空间分析理论;提出了指定了末端执行器的空间并联机构系统自由度的计算方法。它可以有效解决以前的自由度理论无法解决的空间并联机构的自由度分析和计算问题。在该理论框架下,根据终端约束不变原理,提出了运动链等价描述的分析理论;经过分析机构动态系统的静平衡方程导出了分析和研究并联机构和混联机构奇异性的动态系统的静平衡方法。并在此基础上,通过位姿自由度的概念,将机构自由度分析进一步从静态上升到动态,使得复杂并联机构的奇异性分析能够自然地转化为位姿自由度的研究问题。 在理论的应用方面,对一类平动型空间并联机构进行了研究。从末端执行器的自由度分析入手,经过坐标变换获得这类机构工作空间的参数方程,通过分析发现,实际上完全可以综合出工作空间接近甚至超过机构本身所占空间的并联机构;此外,还提出了可应用于一类平动型空间并联机构的运动学和动力学解析建模方法。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TH112

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张克涛;方跃法;;一种新型空间三自由度并联机器人的运动学与工作空间分析[J];自然科学进展;2008年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张克涛;变胞并联机构的结构设计方法与运动特性研究[D];北京交通大学;2010年
2 赵亮;一种2UPS-UPR并联机床的设计理论与关键技术研究[D];东北大学;2010年
3 马建明;飞行模拟器液压Stewart平台奇异位形分析及其解决方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 黄辉;含五副杆并联机构胚图自动生成方法研究[D];燕山大学;2012年
2 贺永刚;基于运动功能的少自由度串并联机构创新设计方法的研究[D];华中科技大学;2008年
3 李杨;AUV空间运动自主行为学习与规划[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 付萌;少自由度并联机构尺度参数的多目标优化研究[D];电子科技大学;2013年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高洪;赵韩;;并联机器人机构学理论研究综述[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年01期
2 孟祥文;欧阳富;;关于农业机械平面和空间机构多余自由度的研究[J];安徽农业科学;2008年36期
3 嵇国金,马奎,王磊;微纳操作器运动学分析[J];微纳电子技术;2003年03期
4 温庆荣,方跃法;一种新型4自由度并联机器人自由度分析[J];北方交通大学学报;2003年04期
5 姜虹;蔡永琳;王小椿;;一种并联机构结构误差识别与修正的新算法[J];北京交通大学学报;2007年01期
6 郭盛;方跃法;;避免约束奇异的平动并联机器人设计方法[J];兵工学报;2007年08期
7 范晋伟,关佳亮,王彤波,王文超,关剑,张小龙;并联机床虚拟设计的理论方法[J];北京工业大学学报;2001年04期
8 许意华,刘德忠,费仁元,潘新文;3-PTT并联微操作机器人机构误差分析[J];北京工业大学学报;2002年02期
9 辛洪兵;余跃庆;;由支链构造并联机器人雅可比矩阵[J];北京工业大学学报;2007年10期
10 蔡胜利,白师贤;3-SRS型带冗余度并联机器人的运动学分析[J];北京工业大学学报;1995年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王云;;载货车传动轴的布置与验算[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 阮久宏;荣学文;吴三友;;凿岩机器人液压系统ADRC控制器设计与仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 孙立宁;刘彦武;曲东升;李长峰;;靶定位并联机器人控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 孙立宁;李长峰;曲东升;刘彦武;;ICF精密并联机器人系统的研制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 胡英;吴德烽;;一种柔性检测机器人的运动学研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 徐德红;李小平;;波束波导系统中反射镜精密调整机构的设计与分析[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
7 孟飞;;极限边界搜索实现的并联机构工作空间分析[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年
8 秦伟;黄茂林;;平面连杆机构过约束分析方法的初步研究[A];第十一届全国机构学年会暨首届青年机构学研讨会论文集[C];1998年
9 韩林;廖启征;梁崇高;;平面6杆三级组、四级组位置分析的统一解法[A];第十一届全国机构学年会暨首届青年机构学研讨会论文集[C];1998年
10 韩林;廖启征;梁崇高;;一种平面四级组位置分析[A];第十一届全国机构学年会暨首届青年机构学研讨会论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 常艳艳;水下运载器对接装置虚拟仿真系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 梁桥康;特殊应用的多维力/力矩传感器研究与应用[D];中国科学技术大学;2010年
4 张克涛;变胞并联机构的结构设计方法与运动特性研究[D];北京交通大学;2010年
5 皮阳军;电液伺服并联六自由度舰船运动模拟器轨迹跟踪控制及其应用研究[D];浙江大学;2010年
6 李雨桐;并联机构运动奇异性及其动态稳定性研究[D];浙江大学;2010年
7 吴乐彬;基于电液伺服并联六自由度机构的广义负载模拟理论和实验研究[D];浙江大学;2010年
8 张淑平;基于视觉的并联机器人位姿检测方法研究[D];东华大学;2010年
9 吴伟光;基于并联机构的多维减振装置及其主动控制技术的研究[D];江苏大学;2011年
10 梁爽;无角位移减振装置机理研究[D];长春理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 户燕会;工业机器人的工作空间和误差补偿的分析与仿真[D];河南理工大学;2010年
2 郭大杰;3-PRRRR移动并联机构自由度、约束奇异和运动学分析[D];浙江理工大学;2010年
3 赵进科;正交三自由度并联机构动力学分析[D];郑州大学;2010年
4 穆星科;多足机器人运动控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 万晓正;平面绳牵引并联机构的控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 伍英华;六自由度一体式坦克模拟器误差特性及控制[D];大连理工大学;2010年
7 刘凉;3-RRRU并联机器人运动学控制的研究[D];天津理工大学;2010年
8 赵洪全;3-DOF并联机器人传动性能研究[D];天津理工大学;2010年
9 高英儒;三自由度并联机器人工作空间研究[D];天津理工大学;2010年
10 张松;六自由度运动平台的控制系统设计与路谱模拟[D];华东理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡胜利,白师贤;带冗余度并联机器人的特性分析[J];北京工业大学学报;1997年03期
2 白志富,韩先国,陈五一;基于Lagrange方程三自由度并联机构动力学研究[J];北京航空航天大学学报;2004年01期
3 房海蓉,方跃法,郭胜;四自由度对称并联机器人结构综合方法[J];北京航空航天大学学报;2005年03期
4 白志富;韩先国;陈五一;;基于冗余驱动的大姿态角并联机构优化设计[J];北京航空航天大学学报;2006年07期
5 张克涛;方跃法;房海蓉;;基于变胞原理的一种探测车机构设计与分析[J];北京航空航天大学学报;2007年07期
6 丁洪生,付大伟,付铁;BKX-Ⅰ型变轴数控机床结构参数优化[J];北京理工大学学报;2004年04期
7 赵稼祥;碳纤维的现状与新发展[J];材料工程;1997年12期
8 王援朝;充气天线结构技术概述[J];电讯技术;2003年02期
9 罗继曼,蔡光起,杨斌久,赵亮;基于螺旋理论三自由度并联机器人型综合新方法[J];东北大学学报;2005年10期
10 黄真;曲义远;;空间并联机器人机构的特殊位形分析[J];东北重型机械学院学报;1989年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 丁希仑;戴建生;;柔性变胞机构的研究与展望[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 闵长宁;[N];人民邮电;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡其彪;空间可伸展结构的设计与动力学分析研究[D];浙江大学;2001年
2 李秦川;对称少自由度并联机器人型综合理论及新机型综合[D];燕山大学;2003年
3 李刚;空间可展天线结构的设计分析与索膜结构分析[D];浙江大学;2004年
4 于淼;虚拟轴混联研抛机床多柔体动力学研究[D];吉林大学;2004年
5 郭祖华;并联数控刀具磨床的动力学优化设计[D];北京航空航天大学;2002年
6 曹毅;六自由度并联机器人奇异位形的研究[D];燕山大学;2006年
7 杨斌久;少自由度并联机床约束链的若干问题研究[D];东北大学;2006年
8 赵永杰;高速轻型并联机械手动态设计理论与方法[D];天津大学;2006年
9 赵孟良;空间可展结构展开过程动力学理论分析、仿真及试验[D];浙江大学;2007年
10 丁华锋;运动链的环路理论与同构判别及图谱库的建立[D];燕山大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 王海东;并联机器人机构构型与性能分析[D];燕山大学;2001年
2 陈隆辉;Stewart并联机器人奇异分析的运动学法[D];燕山大学;2002年
3 宋佐时;基于计算力矩结构的不确定性机器人控制策略研究[D];燕山大学;2003年
4 彭力明;基于虚拟样机技术的虚拟轴机床机构分析研究[D];浙江大学;2004年
5 刘兵;机床夹具CAD技术及其数字化设计手册软件的研究[D];四川大学;2004年
6 杨萍萍;星载可展开结构的结构设计与参数化[D];西安电子科技大学;2008年
7 孙常峰;基于ANSYS Workbench的精冲模有限元分析与优化[D];华中科技大学;2007年
8 翟旭;基于修正自由度公式的并联机构型综合理论[D];燕山大学;2009年
9 张忠海;变胞机构的结构学研究与应用[D];北京邮电大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 牛雪梅;高国琴;刘辛军;鲍智达;;三自由度驱动冗余并联机构动力学建模与试验[J];农业工程学报;2013年16期
2 黄晓宾;郭钢;;六自由度3-PRPS并联机器人工作空间分析[J];机械制造与自动化;2013年01期
3 张步云;陈怀海;贺旭东;郭家骅;;六自由度振动试验系统运动极限[J];振动.测试与诊断;2013年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘金龙;人工髋关节并联仿生试验机研究[D];中国矿业大学;2011年
2 崔冰艳;仿生机器人并联关节/运动单元的性能分析与设计[D];燕山大学;2012年
3 罗海风;微创外科手术机器人多构态末端工具设计及实现[D];天津大学;2012年
4 高健;飞行模拟器动感模拟系统逼真度研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 彭凯;六自由度3-PRPS并联机构的特性理论研究与仿真[D];中国科学技术大学;2011年
2 王勇;基于力传感器的飞行模拟器运动平台控制研究[D];南京航空航天大学;2012年
3 杨峰;一种可变胞并联机构的多维隔振平台研究[D];山东大学;2013年
4 李婷;3-PRRU并联机器人运动学及约束刚度分析[D];浙江理工大学;2013年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵铁石;赵延治;边辉;李娜;;空间并联机构连续刚度非线性映射[J];机械工程学报;2008年08期
2 贺利乐,刘宏昭,褚金奎;基于平面五杆闭环结构的空间并联机构类型综合与拓扑分析[J];机械科学与技术;2004年10期
3 陈修龙;孙先洋;邓昱;;5自由度空间并联机构运动学优化设计[J];农业机械学报;2014年06期
4 夏富杰;空间并联机构运动分析的有限元法[J];机械科学与技术;1998年01期
5 胡光忠,杨随先;空间并联机构运动学与动力学分析的新方法[J];机械设计与研究;2004年01期
6 刘宏伟;;空间并联机构的自由度分析[J];机械传动;2009年04期
7 许爱芬;贾巨民;温秉权;;新型两驱动空间并联机构的结构分析[J];现代制造工程;2013年06期
8 张志良;李瑞琴;郭彦军;;一种2R1T空间并联机构及其位置分析[J];机械传动;2014年01期
9 刘安心,杨廷力;空间并联机构位置分析的连续法[J];机械科学与技术;1994年03期
10 李仕华,黄真;一种特殊3-UPU并联平台机构瞬时运动特性[J];中国机械工程;2005年18期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 范守文;徐礼钜;;1PP+4TPS型空间并联机构位置正解[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 赵景山;空间并联机构自由度的终端约束分析理论与数学描述方法[D];清华大学;2004年
2 李仕华;几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究[D];燕山大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 叶冬明;新型大工作空间并联机构及其性能研究[D];南京理工大学;2012年
2 王斌;4-RCRP对称4自由度空间并联机构的型综合与运动分析[D];兰州理工大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026