为解决基于纯数学的基准体系合理性检验方法难以显式表示检验过程中所使用的公差信息语义的问题,将本体技术引入到合理性检验的研究中。首先建立了一个由公差类型层、基准体系层、基准层、几何要素层和自由度层组成的层次公差信息模型,用于表示基准体系合理性检验中所使用的公差信息。然后在所建立的模型基础上构建基准体系合理性本体,表示产品几何信息的结构和相互关系。在构建的本体中,定义了基于布尔运算和自由度分析的推理规则来描述基准体系合理性检验过程中的知识和经验。设计并实现了一种基于本体推理规则的基准体系合理性自动检验算法。通过将该算法应用于工程实例,验证了该算法的有效性。

基于空间四杆机构设计了一种新型的两足步行机器人。其中的两个连杆设计为机器人的足,另外两个连杆设计为曲柄,每个足上各设有一个转动副和一个圆柱副,两个曲柄将两个足连接为一个空间闭环的机构。首先应用螺旋理论对机构自由度进行分析。然后计算机构正运动学,并通过计算机仿真进行了验证。在此运动学分析基础上对步态进行分析。进一步根据ZMP理论,对机器人进行稳定性分析和讨论,得到其稳定行走的条件。

采用宏／微结合双驱动的少自由度并联进给结构，给出了一种光栅拼接装置设计算法。宏动部分是5PTS-1PPS型并联机构，采用步进电机驱动滚珠丝杠形式的进给机构；微动部分是5TSP-1PPS型并联机构，采用压电陶瓷驱动柔性铰链形式的进给机构；二者串联构成光栅拼接机构。计算了宏动部分和微动部分的并联机构自由度，利用并联机构运动学的逆解推导出该装置的控制算法，并根据控制算法进行了宏动、微动机构点位控制的运动学仿真。为了提高机构的定位精度，分析了机构的系统误差并提出了误差修正方法。最后，将以上算法应用到光栅拼接装置中。实验结果表明：宏动部分最大移动定位误差为3．6um，最大转动定位误差为4．4urad；微动部分最大移动定位误差为0．06um，最大转动定位误差为1．2urad；基本满足光栅拼接系统的精度要求。

根据变胞理论,提出一种新型可变转动副轴线的2-PrRS-PR(P)S并联变胞机构,通过机构两个分支转动副轴线角度的改变实现机构变胞。首先,利用螺旋理论,对机构两个工作构态自由度进行分析;其次,根据机构特点,建立机构伴随运动的运动学模型,得到机构在不同构态的伴随运动和结构参数的联系;最后,利用仿真软件MATLAB得到机构不同构态结构参数对伴随运动影响的变化图。研究表明,该机构在不同构态存在不同方向的伴随运动,且伴随运动的大小随着机构参数的变化具有对称性。伴随运动的分析为机构的优化设计和误差分析提供了理论依据。

螺旋理论是研究高等空间机构学较为简便的一种数学方法,它是在线性代数的基础上发展起来的。文中介绍了螺旋理论在并联机构自由度分析、反螺旋求解、型综合等方面的应用,并且通过具体数值算例来验证了该方法的可行性、简便性以及优越性。最后可以清晰地总结出螺旋理论是诸种研究并联机构学中最实用的工具。

针对如何根据加工技术要求分析应限自由度的难题,通过将加工技术要求进行分类,指出与定位有关的技术要求并分析了与定位有关技术要求与限制自由度的对应关系。该结论能够提高工件定位应限自由度分析的效率,同时对定位误差分析中各种技术要求定位基准的确定具有重要意义。