提出了一种非圆齿轮副串联曲柄滑块来实现往复直线运动的新型机构,建立了该新型机构的运动学分析模型,并以预定速度曲线为目标反求满足工作要求的非圆齿轮节曲线。分别以输出部件遵循变形梯形加速度和余弦加速度运动规律输出为例,计算了该机构的非圆齿轮副传动比函数,并研究了曲柄连杆比和等加速等减速区间占比对传动比函数的影响规律。结果表明,当滑块满足变形梯形加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比变化的幅度逐渐增大;等加速等减速区间占比对传动比影响不大。当滑块满足余弦加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比函数的变化幅度明显增大。

分析了共形几何代数的计算特征和共形几何代数在位置正解与位置逆解中的应用,探讨了共形几何代数在刚柔耦合并联机构和冗余驱动并联机构中的应用潜力。研究表明共形几何代数可以将机构的几何结构与运动联系起来,具有较强的几何直观性且能够简化位置解计算过程。

针对机器人速度同性指标、灵巧度指标和全域性能波动指标的不足,提出一种改进的全域综合性能指标来综合评价机器人的运动性能,该指标可更全面的评价机器人运动学性能。采用单变量分析法,逐个分析了关键部件尺寸变化对这里所述6R串联机构全域综合性能指标的影响规律,得到尺寸变化对其性能的影响趋势。基于改进后的全域综合性能评价指标,利用遗传算法求得了6R串联机构运动性能较好的尺寸。该研究为机器人关键部件尺寸的选取提供了理论依据。

针对风洞捕获轨迹实验设备的需要,提出一种串联6自由度机构。建立了机构的运动学正解模型,对于串联机构运动学逆解难的问题,通过BP神经网络和数值法两种方法进行了该机构运动学逆解的探索。针对数值法逆解时初值估计难的问题,提出了一种新的方法,通过实例分析,验证了该方法的正确性。解决了数值法求解时初值估计的问题,使得数值法顺利解出逆解,相比BP神经网路,数值法精度更高。

以穿戴式机器人空间串联机构的重力补偿机构为研究对象,提出平衡连杆旋转中心与补偿器轴线对中的设计方法。在平衡连杆的偏航面旋转中,设计平面重力补偿单元,然后将补偿单元改装成空间重力补偿单元,以适应平衡连杆的一般性旋转。将串联机构的重力势能视为多个子系统的重力势能之和,分析空间重力补偿单元对平衡连杆的作用模式和偏转的补偿性能。最后结合空间重力补偿与同步带结构,构建空间串联机构的重力补偿机构。通过对空间重力补偿的仿真分析,验证了重力平衡性能和所提设计方法的有效性。

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景,采用基于输出自由度和方位特征集的机器人拓扑结构综合方法,给出满足成捆圆钢端面贴标的机器人机构设计原则和步骤,根据贴标需求及输出自由度分析得到圆钢端面贴标机器人宜选用混联机构,其中3个移动自由度由并联机构实现,2个转动自由度由串联机构实现,根据方位特征集分析得到贴标混联机器人并联机构的拓扑结构,分析串联结构的构型设计出面向圆钢端面贴标应用的混联机器人构型。提出的面向特殊应用的混联机器人拓扑结构综合对于特定工业应用的机器人设计具有一定的实践意义。

基于方位特征集（POC）理论,提出了一种串联机构拓扑结构的自动综合方法,对串联机构拓扑结构进行了数字建模,给出了自动综合步骤并做出人机交互界面。首先,用矩阵对串联机构进行数字化描述,然后,利用穷举法对运动副方位配置关系列举,用算法实现方位特征集自动求解,筛选出满足要求的机构,并设计出GUI人机交互界面。提出的自动综合方法具有普遍性的意义,综合出的机构具有完备性,为计算机对机械系统自动化分析提供方便,使自动化实现具有可操作性。

复位单元是全自动天平校准系统的重要组成部分,常用有串联和并联两种结构。为解决六自由度复位单元在大运动范围内、大载荷作用下的高精度复位问题,提出了一种“串联+并联+串联”的新型混联复位结构,并完成了系统整体结构设计。同时,对复位单元的关重件进行了有限元分析,仿真结果表明,混联复位结构满足技术指标要求,具有工程实施可行性。