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《燕山大学》 2007年
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运动链的环路理论与同构判别及图谱库的建立

丁华锋  
【摘要】: 确定机构拓扑结构是机械创新和机械概念设计阶段所要解决的首要问题。然而在机构拓扑结构学领域里的最为关键的运动链同构判别问题在长达40-50年的时间里一直没能得到解决,这还使得完全基于计算机的机构自动综合无法实现。同时,对于如此众多难以识别的运动链,国际上还没有一种理论和方法能得到与这些运动链具有一一对应关系并且不因其拓扑图的不同画法和顶点的不同标号改变而改变的唯一数字描述代码,从而导致用来自动分类、存储、综合和反过来自动显示综合到的运动链的拓扑图图谱数据库无法建立。所有这些因素致使机构结构学的研究难以计算机自动实现,机械概念设计仍停留在相对较低级的阶段。 为解决上述难题,本文提出了运动链的环路代数理论并以此建立了新的系统的运动链拓扑结构理论。主要创新点包括以下几方面: 提出运动链环路的基本数学描述,定义了环路之间的3种数学运算及其相应的规则和性质。提出了运动链基本环路的概念及其相关定理,给出了运动链的环路关系定理,建立了有重要应用意义的运动链环路代数理论。 基于环路代数理论,提出了使运动链的画法形式得到规范的周长拓扑图和数学描述得到规范的规范周长拓扑图的概念,从而得到了能唯一描述运动链的规范邻接矩阵集。提出了一种既准确、高效又满足可编码性并且适合于所有运动链的同构判别新方法,解决了目前国际上运动链同构判别这个极其困难的问题。此外,新同构判别方法的计算复杂性与国际上目前公认较快的Mckay和He的方法做了对比,证实了新同构判别方法在判别运动链同构方面的高效性。 给出了运动链的特征周长拓扑图、特征邻接矩阵以及合成度序列的概念,首次得到了不以拓扑图的画法形式和顶点标号方式改变而改变的运动链的唯一数字描述代码——特征描述代码。实现了运动链的拓扑图、运动链的特征邻接矩阵和特征描述代码三者之间的一一映射关系。然后基于特征描述代码及VC++6.0程序设计语言,首次成功开发出了运动链拓扑图的自动生成及拓扑图图谱库系统软件。 根据顶点环路理论建立了运动链的结构分解理论,并以此提出了新的适合于平面拓扑图和非平面拓扑图的刚性子链的自动判别方法。基于边的环路理论提出了多环多自由度运动链的主动副选取规则理论,并且还研究了以简化运动学分析为目标的主动副优化选取方法。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH122;TB111

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4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 张邦成;串并联数控机床伺服进给系统机电耦合特性研究[D];吉林大学;2011年
3 商慧亮;一种新的图同构判定算法——电路模拟法[D];复旦大学;2009年
4 商慧亮;一种新的图同构判定算法[D];复旦大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 侯风茂;平面运动链拓扑胚图与拓扑图的统一综合及其计算机实现[D];燕山大学;2011年
2 王岩;可展开平面天线支撑机构构型综合与设计[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 王文佳;混联式网状拓扑构型机器人的自动综合及创新设计[D];燕山大学;2012年
4 袁勇;基于闭环运动链图谱库的可分离结构运动链的自动综合[D];燕山大学;2012年
5 方沤鹏;水果套袋机械的关键技术研究[D];浙江理工大学;2011年
6 徐世福;基于平面运动链的类型综合及创新设计方法的研究[D];浙江理工大学;2012年
7 杨凤霞;2自由度平面机构综合和装载机结构创新[D];燕山大学;2013年
8 陈谊超;正铲挖掘装置的结构综合及自动运动分析[D];燕山大学;2013年
9 高红;基于顶点对称性的平面单复铰运动链自动综合[D];燕山大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 邹慧君,蓝兆辉,王石刚,郭为忠;机构学研究现状、发展趋势和应用前景[J];机械工程学报;1999年05期
5 冯春,陈永;基于遗传算法的机构运动链同构识别[J];机械工程学报;2001年10期
6 邹慧君,李瑞琴,郭为忠,张青;机构学10年来主要研究成果和发展展望[J];机械工程学报;2003年12期
7 高峰;机构学研究现状与发展趋势的思考[J];机械工程学报;2005年08期
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9 张启先,张玉茹;我国机械学研究的新进展与展望[J];机械工程学报;1996年04期
10 邹慧君;虞红根;;用虚拟机构法求解平面高级杆组的位置问题[J];上海交通大学学报;1987年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 龙正敏;赵荣第;;基点约束法在低副平面机构运动分析中实用性的探讨[J];北京农业工程大学学报;1990年03期
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4 杨治义,张美麟,张晔;利用杆型码和相似矩阵判定构件的相似性问题[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年02期
5 金振林;何小静;;一种新型3-UPS并联机构及其工作空间分析[J];燕山大学学报;2011年03期
6 李仕华;丁文华;龚文;;一种新型3-RPRRR并联机构的运动学分析[J];燕山大学学报;2011年06期
7 宋志强;;关于机械创新设计实例与实践的研究[J];呼伦贝尔学院学报;2008年01期
8 许立忠,杨育林,黄真;超环面行星蜗杆传动研究综述[J];中国工程科学;2000年06期
9 董书革;饶绮麟;;粉碎机构学研究的内容和发展前景[J];中国工程科学;2006年04期
10 曾科翰;范小桂;;顶点划分映射算法判定运动链同构[J];工程设计学报;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 权俊杰;张建斌;;包装纸盒艺术在机构创新设计中的应用[A];2007年学术年会论文集[C];2007年
2 权俊杰;张建斌;;折纸艺术在机构创新设计中的应用[A];第三届十省区市机械工程学会科技论坛暨黑龙江省机械工程学会2007年年会论文(摘要)集[C];2007年
3 邹慧君;郭为忠;田永利;;广义机构与及其应用前景[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
4 周双林;邹慧君;姚燕安;郭为忠;;可控机构的研究现状及发展展望[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
5 冯春;陈永;;机构运动链同构识别的遗传算法方法[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
6 秦伟;黄茂林;;平面自调结构组在自适应机构中的应用研究[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
7 张阁;邹慧君;姚燕安;郭为忠;;电子凸轮的概念与设计[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
8 Jian S Dai;;Mathematical Methodologies in Computational Kinematics[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
9 张青;邹慧君;李学伟;郭为忠;;广义执行机构的特点及应用[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
10 殷参;尹忠旺;曾婷;李君;董志峰;;月壤钻取式采样器钻进回转机构动力学分析[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第九届学术年会论文集(下册)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴健荣;蒸汽发生器检修机器人样机研制及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 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
3 丁玲;并联机构拓扑数组综合理论与计算机化研究[D];燕山大学;2012年
4 田石祥;冲裁上料机器人设计与视觉伺服系统的研究[D];东华大学;2011年
5 陈巧红;少自由度并联机构自由度分析中的若干关键问题研究[D];浙江理工大学;2011年
6 束学道;铝箔轧机二维微尺度可控辊系理论与实验研究[D];燕山大学;2000年
7 安子军;摆线钢球行星传动研究[D];燕山大学;2000年
8 陈占福;2050CVC热连轧机工作辊滚动轴承运行行为及自适应均载方法研究[D];燕山大学;2000年
9 王宪平;并联机构的机构分析及流形多体系统研究[D];国防科学技术大学;2001年
10 林军;基于高效的双输出函数脉冲发生机构的运动——动力学综合研究[D];重庆大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 李宁波;机构方案创新设计及其自动化创成研究[D];湘潭大学;2010年
3 李卫民;基于Java3D的连杆机构创新设计虚拟实验平台的研究与实现[D];石家庄铁道学院;2008年
4 陈中杰;并联分拣机械手JNPSR-I的研发及其关键技术研究[D];江南大学;2011年
5 崔传宝;机械式变速器换挡性能评价方法的初步研究[D];吉林大学;2011年
6 原丽丽;基于二维离散元法的ZL-2型联合收割机筛分过程仿真分析[D];吉林大学;2011年
7 黄溪;变胞机构的结构分析与综合及其软件编制[D];北京邮电大学;2011年
8 闫磊;铜包装线升降台载荷特性及动态力学性能研究[D];兰州理工大学;2011年
9 张为科;铜包装生产线双杆曲柄滑块升降台优化设计[D];兰州理工大学;2011年
10 吕光辉;新型三平移一转动混合型并联机器人研究[D];集美大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭盛;方跃法;;并联机器人机构综合方法比较研究[J];北京交通大学学报;2007年01期
2 刘建海;李亚绒;梁平;;苹果套袋研究现状与展望[J];北方园艺;2007年09期
3 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
4 陈光荣;用相对运动图解法作机构的运动分析[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);1995年01期
5 廖启征;;连杆机构运动学几何代数求解综述[J];北京邮电大学学报;2010年04期
6 马志军;;产品设计中模块化设计的再认识与思考[J];包装世界;2008年04期
7 王冰;王兆伍;;复印机摩擦力分离进纸的数值模拟[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2010年03期
8 赵昱东;液压挖掘机的发展现状和在我国露天煤矿的应用前景[J];东北煤炭技术;1996年06期
9 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
10 刘德庸;黄真;;平面连杆机构运动分析的影响系数法[J];东北重型机械学院学报;1992年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张永春;霍伟;;串并联微动机器人的鲁棒控制[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
2 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄学良;三维几何约束系统的分析与求解方法研究[D];华中科技大学;2011年
2 贺建军;复杂机电系统机电耦合分析与解耦控制技术[D];中南大学;2004年
3 李旭宇;复杂机电耦合系统的并行设计方法研究[D];中南大学;2004年
4 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
5 王同建;装载机线控转向技术研究[D];吉林大学;2006年
6 韩霜;混联研抛机床开放式数控系统体系结构及其插补算法研究[D];吉林大学;2007年
7 韩泽光;机械系统运动与结构方案集成设计理论与方法[D];大连理工大学;2008年
8 侯国勇;桁架式展开结构设计、分析及试验[D];浙江大学;2008年
9 聂松辉;平面机构类型综合与机构方案创新设计研究[D];西安理工大学;2008年
10 林利红;永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合动力学分析与实验[D];重庆大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李耀斌;三自由度并联机器人运动学分析[D];天津理工大学;2010年
2 侯风茂;平面运动链拓扑胚图与拓扑图的统一综合及其计算机实现[D];燕山大学;2011年
3 袁勇;基于闭环运动链图谱库的可分离结构运动链的自动综合[D];燕山大学;2012年
4 刘志海;剑杆织机新型引纬机构的设计与分析研究[D];东南大学;2004年
5 葛晓棠;半自动苹果套袋机器人的研究[D];中国农业大学;2005年
6 王旭;JDYP51型虚拟轴研抛机床可视化运动仿真的研究[D];吉林大学;2005年
7 高建明;装载机线控转向系统半实物仿真研究[D];吉林大学;2005年
8 叶如燕;教学型串—并混联装配机械手数控系统开发[D];天津大学;2005年
9 李庆龄;5-UPS/PRPU并联机床的动态特性分析[D];燕山大学;2006年
10 胡福生;3PTT并联机构的研究及应用初探[D];山东理工大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王海波;刘凤之;王孝娣;翟衡;杜远鹏;张敬国;徐翠云;史祥宾;郝志强;;我国果园机械研发与应用概述[J];果树学报;2013年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王斌;刘荣强;王岩;王玉琢;李萌;;一种平面可展开天线支撑机构杆件热膨胀系数的优化设计[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第九届学术年会论文集(下册)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 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
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 王文佳;混联式网状拓扑构型机器人的自动综合及创新设计[D];燕山大学;2012年
2 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
3 张楠;基于度序列的非同构无向树的最长路径长度的研究[D];内蒙古师范大学;2013年
4 杨凤霞;2自由度平面机构综合和装载机结构创新[D];燕山大学;2013年
5 陈谊超;正铲挖掘装置的结构综合及自动运动分析[D];燕山大学;2013年
6 高红;基于顶点对称性的平面单复铰运动链自动综合[D];燕山大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王立鼎,刘冲;微机电系统科学与技术发展趋势[J];大连理工大学学报;2000年05期
2 程光蕴;贺惠农;;两自由度连杆机构精确实现平面轨迹的研究[J];东南大学学报;1990年03期
3 李兵,王知行,李建生;新型并联机床动力学研究[J];哈尔滨工业大学学报;1999年06期
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5 窦建武,余跃庆;两柔性机器人协调操作的动力学模型及其逆动力学分析[J];机器人;2000年01期
6 张秀丽,郑浩峻,陈恳,段广洪;机器人仿生学研究综述[J];机器人;2002年02期
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10 李剑锋,张玉茹,张启先;手指机构的速度操作灵巧性分析[J];机器人;1999年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 罗玉峰 ,叶尔苓 ,石志新 ,胡俊峰 ,杨廷力;运动链耦合度Κ的上限[J];机械设计与研究;2003年06期
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中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 任满迎;刘颖;;对核心运动链肌力诊断新方法的初探——以国家体操队运动员测试分析为例[A];第十四届全国运动生物力学学术交流大会论文集[C];2010年
2 霍洪峰;赵焕彬;;人体运动链的动力学规律研究进展[A];第十四届全国运动生物力学学术交流大会论文集[C];2010年
3 杜力;黄茂林;;可调的双输出函数发生机构类型综合[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
4 冯春;陈永;;机构运动链同构识别的遗传算法方法[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
5 任满迎;闫琪;刘颖;;开发与应用BTE Primus肌力诊断系统建立网球正手抽击动作上肢鞭打运动链肌力测试与评价新方法的初步研究[A];第十五届全国运动生物力学学术交流大会(CABS2012)论文摘要汇编[C];2012年
6 褚金奎;曹惟庆;;运动链的拓朴结构及其参数损失——机构拓扑结构与性能关系的探讨[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2条
1 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
2 聂松辉;平面机构类型综合与机构方案创新设计研究[D];西安理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵静;平面单铰和复铰运动链的统一建模和自动综合[D];燕山大学;2010年
2 陈磊;含复铰有移动副平面运动链的结构类型综合方法[D];湘潭大学;2009年
3 孙信强;高速步进运动链动力学分析与实验研究[D];天津大学;2004年
4 袁勇;基于闭环运动链图谱库的可分离结构运动链的自动综合[D];燕山大学;2012年
5 徐世福;基于平面运动链的类型综合及创新设计方法的研究[D];浙江理工大学;2012年
6 赵刚;变胞运动链的构型综合与演化研究[D];东北大学;2010年
7 曾科翰;基于混合人工免疫优化算法的机构运动链同构识别研究[D];江苏大学;2009年
8 成玲;含复铰有高副平面运动链的结构类型综合[D];湘潭大学;2007年
9 彭朝琴;机构创新设计与运动链拓扑特性研究[D];湘潭大学;2002年
10 戴义贵;步进运动链动力学实验研究[D];天津大学;2005年
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