舱门相对机身全方向位姿调整是舱门与机身外表面平滑连接、机身内外可靠密封的前提。针对现有提升臂4R机构串接铰链臂机构的开启支链不能实现舱门位姿全方向调整,提出以面对称Bricard机构代替4R机构的新型飞机舱门开启支链,与平行杆机构2-S-S支链构成3支链舱门开启并联机构。分析了Bricard机构6R、4R运动模式及模式切换条件;基于并联机构方位特征集理论,进行舱门开启机构不同模式下方位特征集分析,验证了串接铰链臂面对称Bricard机构6R模式、4R模式及模式切换可实现飞机舱门提升及全方向位姿调整;机构方位特征集揭示舱门机构提升、调整和旋转运动过程具有1个自由度及选取不同独立元素的3种运动模式6R提升运动,球面4R调整运动,铰链臂旋转开启运动。嵌入面对称Bricard机构开启机构使得舱门能够全方向进行姿态调整,为飞机舱门开启机构的设计提...

登机舱门作为大型客机的一个重要部件,其运动状态和运动模式分析对于舱门功能和运动链设计至关重要。从机器人机构拓扑综合视角,首次提出将某型侧开式登机舱门开启运动机构抽象为2条SS支路与1条◇(R//R//R//R)⊥R//R支路构成的并联机构,进行了舱门及其开启机构运动关联性研究。基于并联机构方位特征集(POC)理论,分析了侧开式登机舱门开启机构拓扑尺度约束类型特征,揭示了舱门机构提升和旋转运动过程具有1个自由度且选取不同独立元素的两种运动模式,进一步发现舱门运动模式切换的几何约束条件为铰链臂机构转动副间距与平行杆机构杆长在水平面投影尺寸相等。结合挡块限位的舱门驱动保证几何约束条件恒定,提升了舱门模式切换的确定性及开启过程的稳定性。基于方位特征集进行的侧开式登机舱门开启过程研究为飞机舱门设计提供了新思路...

面向抓取和分拣等场合,提出一种新型三移动一转动2PRPaU-2PSS并联机构,对其进行了运动学分析。应用方位特征集理论分析了机构约束特性、自由度和结构耦合度;根据杆长约束条件,建立机构位置分析非线性方程组,将位置正解问题转化为求一元方程,并应用改进灰狼优化算法求解该问题;推导出机构速度和加速度正逆解解析表达式;给出机构运动学分析数值算例,根据理论模型,运用Matlab软件绘制位移、速度和加速度曲线,同时应用Adams软件进行了仿真验证。结果显示,理论分析与数字仿真结果一致,表明给出的运动学分析模型和计算方法正确可靠。

具有力触觉反馈主从操作的检测装置是提升核主泵螺栓在线检测准确率、避免核辐射健康损害的有效手段。针对核主泵中空螺栓检测超声探头三平移一转动的深孔运动特征,基于方位特征集并联机构拓扑综合方法,构造了一种新型4-HSOC{-Ri1//Ri2(-P(4R))//Ri3⊥Ri4-}力触觉主端并联操作机构;以矢量方程法求解了该机构正逆运动学,并进行了工作空间、运动特性分析和仿真;对应从端深孔检测作业特征进行了工作空间匹配分析和实验验证。该主端力触觉并联机构具有对称折叠性和良好的动平台转动能力,适用于竖向深孔扫查作业,契合从端核主泵螺栓检测装置检测需求,为核主泵螺栓检测装置对孔、扫查任务及主从端运动匹配提供了理论基础。

根据单开链和方位特征集设计了一种5自由度串并联机器人,并对5自由度串并联机器人并联机器人的运动学,对并联机构的位置逆解和动平台速度进行分析。运用Adams软件对设计的5自由度串并联机器人进行仿真分析,并验证机构的可行性。结果表明,该机构具有运动比较平稳、工作空间大等特点,对5自由度串并联机构多驱动器控制提供了参考依据。

基于方位特征集设计理论,提出一种动平台能实现三平移动一转动并联机器人机构。根据方位特征方程分析机构的拓扑结构特性,通过杆长约束条件建立运动学方程模型并完成正逆解分析,根据雅可比矩阵确定了发生奇异位形的运动条件。进一步研究了机构的动平台操作空间形状与转动灵活性,同时,根据单一变量法分析结构参数对操作空间的影响,建立操作空间最大化优化模型,运用搜索速度快、全局搜索能力强的天牛须搜索算法进行了尺度优化。结果表明,该机构具有较大的、几何形状规则的工作空间,转动能力强。优化后的尺寸参数为该操作手的应用设计提供了理论依据。

基于方位特征集的拓扑结构理论,研究了一种全转动副的串联开链机构,比较了垂直和平行等结构的方位特征集,提出了全转动副的串联机构拓扑结构分析方法,最后运用该方法,对7R串联机构的拓扑结构加以分析。

根据方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计了一种结构简单且对称的三平移的并联机构,通过方位特征方程分别计算了机构的方位特征集、自由度、耦合度等拓扑特性,验证机构能实现三平移的运动特性;建立机构运动学方程,推导得到机构的正逆解的解析式,以及机构的奇异性、工作空间、灵巧度等运动性能指标。最后,建立多目标优化设计模型,采用带有精英保留策略的快速非支配多目标优化算法(NSGA-Ⅱ)进行结构参数的尺度综合,优化得到一组Pareto最优解(Pareto optimal solutions)。结果表明,不能同时最大化工作空间体积和全局灵巧度,可以根据实际的需求选择Pareto最优解,以满足两个目标的需求。

基于方位特征(POC)集方程的并联机构型综合方法,给出了可实现两平移两转动(2T2R)并联机构(PaRallel mechanism,PM)的型综合过程和方法,包括基于拓扑等效替代的复杂支路综合方法、支路几何装配条件的判定方法及驱动副的判定方法等,得到了15种2T2R构型,其中10种为新构型;对这些构型按支路结构和动平台数目进行分类,并进行拓扑特征分析,得到其所包含的AKC(AssuRe运动链)(包括独立回路数、耦合度)、自由度类型和运动解耦性。本文综合出的构型结构较为简单、易于装配,具有一定的实用价值。

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。